Журнал «Агротехника и технологии»
Роботы для сбора урожая овощей с машинным обучением хоть уже и стали обычным делом, но всё ещё не способны работать со многими культурами
Учёные Кембриджского университета создали робота Vegebot, которого обучили распознавать и собирать кочанный салат (называемый также Айсберг) в лабораторных условиях. Сейчас робот проходит испытания в британском фермерском кооперативе G’s Growers.
Пока что прототип «овощного комбайна» даже близко не подобрался к скорости и эффективности человеческого труда. Тем не менее он отлично демонстрирует, как робототехника может использоваться в сельском хозяйстве даже для таких сложных для машин задач, как сбор урожая овощей.
Кочанный салат до сих пор оставался одним из многих растений, автоматизация процесса уборки которого пока не была доступна. Пока картофель, пшеница и другие полевые культуры собирались комбайнами на протяжении последних десятилетий, фермеры, выращивающие Айсберг, вынуждены были использовать ручной труд. Сложность его сбора машинами в том, что он растёт относительно близко к земле и легко повреждается. Поэтому сбор урожая остаётся единственной немеханизированной стадией его производства. При этом кочанный салат — самый популярный из всех салатов Великобритании.
Ещё одна сложность заключается в том, что сбор кочанов или листьев, расположенных близко к земле, вынуждает учитывать бесчисленное разнообразие рельефа полей. В случае с салатом это осложняется особенностями произрастания большого количества различных сортов. Кроме того, каждое растение индивидуально. Однако учёные уверены, что, научив роботы собирать Айсберг, они смогут научить его справляться с любой другой задачей.
Перед началом работы Vegebot определяет растения в поле своего видения. Затем он определяет, можно ли считать салат здоровым, и готов ли он вообще к сбору. Только после этого он срезает то, что, по его мнению, может продаваться. Во время сбора он не повреждает растения и даёт производителю продукт, подходящий для продажи в супермаркетах. Однако оценка растения, которая у человека занимает пару секунд, для робота остаётся сложной задачей, поэтому он работает медленно.
Vegebot фактически состоит из двух частей: системы компьютерного зрения с камерой и инструмента для среза растений. Камера фотографирует поле и для начала идентифицирует на нём салат. После этого каждому растению присваивается классификация, по которой робот понимает, что уже созрело, а что — ещё нет.
Определение болезней и спелости основано на примерах из множества фотографий, на которых обучалась программа. Вначале робот научился определять здоровые растения в лаборатории, а потом уже в полях. На полях ему надо было дополнительно учитывать погодные условия и работать сразу с тысячами растений.
Робот оснащён двумя камерами: одна — для определения подходящих для сбора растений, вторая — для аккуратного среза. Во время среза также пришлось научить робот правильно держать салат: он не должен мять листья и при этом надо не уронить их на землю. Каждый раз давление механической руки определяется заново. Это поможет при обучении робота сбору других овощей.
Большое преимущество робота в том, что он сокращает отходы производства. Сейчас сразу весь салат собирают скопом, а уже потом отбирают хорошие растения. Остальное выкидывают. Робот подходит к сбору индивидуально и не срезает больные или ещё не созревшие растения. Таким образом он сможет позже собрать спелые кочаны, так как способен работать круглые сутки, постоянно проверяя поле.
