Российская компания «АгроРоботикс-Альфа» разработала прототип робота для автоматического сбора томатов в промышленных теплицах. Машина с четырьмя манипуляторами использует систему машинного зрения, самостоятельно выбирает плоды нужной степени зрелости и отправляет их в тару. Рабочий образец уже испытывают в реальных условиях на юге России, рассказал корреспонденту Наука Mail коммерческий директор компании Максим Максимов.
В отличие от промышленного робота, выполняющего одинаковые движения на конвейере, сборщику приходится каждый раз работать в немного отличающихся условиях. Томаты находятся на разной высоте и расстоянии, частично перекрываются листьями и стеблями и созревают не одновременно. Поэтому разработчики собрали собственный датасет с изображениями растений в разных условиях на протяжении года.
Всего разработчики используют шкалу из пяти степеней. Робот должен выбирать плоды на той стадии, когда они уже подходят для уборки, но способны перенести дальнейшую транспортировку.
Как робот с ИИ собирает томаты в теплице
Получив изображение, система определяет томаты, которые можно собрать, оценивает расстояние до них и передает команды манипуляторам. Захват можно настраивать таким образом, чтобы при срыве не повреждать плод.
Заявленная разработчиками точность определения подходящего для сбора томата достигает 99%. Алгоритмы также учитывают окружающие объекты: робот должен подводить манипулятор к выбранному плоду, не повреждая основной стебель и соседние томаты. Получив изображение, система определяет положение подходящего плода и передает команду одному из манипуляторов. При этом полностью исключать человека из процесса разработчики пока не собираются.
Алгоритмы также должны учитывать окружающие плоды и части растения, чтобы при движении манипулятора не повредить основной стебель или соседние томаты. Силу захвата можно регулировать с учетом характеристик собираемых плодов.
Испытания российского робота-сборщика томатов
Для перемещения внутри промышленной теплицы разработчики предусмотрели два варианта ходовой части. Робот сможет двигаться по используемым тепличными хозяйствами труборельсам, а после выхода из ряда — перемещаться по твердой поверхности.
В промышленной версии емкость для собранного урожая должна вмещать около 80 кг томатов. После заполнения робот сообщит оператору о необходимости разгрузки, самостоятельно покинет ряд, а после замены полной тары на пустую вернется к месту, где остановил работу. По замыслу разработчиков, машина рассчитана на режим 24/7. Максимов утверждает, что для обслуживания десяти таких роботов потребуется девять операторов.
Автоматизация должна решить сразу две проблемы тепличных хозяйств: нехватку работников и потери урожая из-за несвоевременного сбора. Перезревшие плоды могут потерять товарные качества и вместо продажи отправиться на переработку или утилизацию.
Стоимость и окупаемость робота для сбора томатов
Сейчас разработка находится на стадии научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, поэтому окончательная цена еще не определена. Компания предварительно оценивает стоимость серийной машины в 8–10 млн рублей.
При благоприятном ходе испытаний компания рассчитывает перейти к продажам примерно в течение 12 месяцев. До завершения разработки окончательные характеристики, стоимость и сроки выхода промышленной версии могут измениться.
Программное обеспечение, система машинного зрения и алгоритмы управления, по словам представителя компании, разработаны российскими специалистами. При этом часть электронной компонентной базы, включая микроплаты и процессоры, имеет зарубежное происхождение.
Томатами разработчики ограничиваться не собираются. После отработки технологии на штучных и сливовидных сортах планируется научить машину работать с томатами, растущими гроздьями, включая коктейльные разновидности. Для этого потребуется другой тип захвата. В дальнейшем платформу хотят адаптировать и для других культур — огурцов, баклажанов, перцев и ягод.
Ранее мы показывали робота для раннего поиска болезней растений, которого также представили на МФМ в Екатеринбурге.