Исследователи разработали робота для прореживания плодов и обрезки персика

Выращивание персиков – сложный и трудоемкий процесс, требующий значительных затрат труда и времени. Для решения этой проблемы Технологический институт Джорджии (GTRI, ТИД) разработал робота, предназначенного для замены людей в задачах по прореживанию плодов и обрезке деревьев культуры, что может привести к значительной экономии средств.

С помощью системы дистанционного зондирования LIDAR, которая определяет расстояния путем нацеливания на объект лазера и измерения времени, необходимого для отражения луча, и узкоспециализированной технологии GPS, оценивающей местоположения с точностью до доли сантиметра, робот может самостоятельно перемещаться по персиковым садам, избегая препятствий.

Оказавшись у персикового дерева, робот использует встроенную 3D-камеру, чтобы определить, какие плоды нужно удалить, что и проделывает с помощью когтеобразного устройства – концевого эффектора на его “руке”.

Робот специально предназначен для двух ключевых компонентов цикла выращивания персика: обрезки и прореживания.

Обрезка заключается в выборочном удалении ветвей и формировании кроны перед вегетационным периодом. Она выполняет ряд важных задач, в том числе облегчает доступ солнечного света в крону, устраняет нежелательные побеги, способствует полноценному развитию нового прироста.

При прореживании часть плодов (излишние, а также недоразвитые или неполноценно развитые) удаляется с деревьев в целях получения более крупных высококачественных плодов, поясняет Ай-Пинг Ху, старший инженер-исследователь ТИД. “Если вы позволите всем персикам дорасти до зрелости, то в конечном итоге получите большое количество очень мелких плодов с невысокими товарными качествами”, – отмечает Ху. “После проведения прореживания вы получите меньшее количество персиков, но они будут крупными, сладкими, удовлетворяющими потребительский спрос”.

Однако до настоящего времени на рынке отсутствуют роботы, способные полностью заменить людей при выращивании персиков из-за неструктурированной среды садов – с непредсказуемыми метеоусловиями, неровным ландшафтом, деревьями, имеющими отличия по форме и размеру, сообщает Ху. “В саду никогда не бывает двух одинаковых деревьев”, – добавляет он. “А день может быть солнечным или облачным, и это тоже повлияет на работу роботов. На данный момент еще не разработано устройство, выполняющее указанные работы столь же результативно, как человек. Технология будет совершенствоваться”.

Современные попытки автоматизировать, к примеру, сбор урожая персиков и других специальных культур, пока не оказались столь успешными, как достижения в области полеводства, например, при возделывании пшеницы, кукурузы, сои, когда возможно убирать урожай с огромных площадей за один раз. “Специальные культуры по-прежнему сильно зависят от ручного труда”, – подчеркивает Ху. “Процесс уборки в плодоводстве действительно сильно отличается от работы, скажем, с пшеницей, когда один человек, управляя комбайном, может убирать крупные поля. А сбор персиков – деятельность настолько индивидуализированная, с таким числом условий, что ее крайне трудно автоматизировать”.

Для решения этих уникальных проблем ТИД изучает способы интеграции методов обучения искусственного интеллекта и глубокого обучения, чтобы улучшить способности робота к классификации изображений и общую производительность.

ТИД также сотрудничает с Дарио Чавесом, адъюнкт-профессором кафедры садоводства Университета Джорджии, с целью дальнейшего изучения интеллектуальной автоматизации выращивания персиков.

Гэри МакМюррей, главный инженер-исследователь ТИД и руководитель отдела интеллектуальных устойчивых технологий, полагает, что в будущем новый робот окажется способен изменить процесс выращивания плодовой продукции во многих хозяйствах, все усилия которых сейчас направлены на получение адаптивных насаждений, устойчивых к меняющимся условиям окружающей среды и ее негативным факторам. “Это напрямую повлияет на урожай”, – сообщает МакМюррей. “Внедрение новой технологии повысит прибыль производителей”.

Перевела Алиса Романенко (РГАУ-МСХА) – зооинженер, агроном-плодовод, переводчик английского языка в профессиональной сфере.