Чешские яблоневые сады приспосабливают для сбора урожая роботами
«Каждое яблоко заботливо собрано вручную» - эта фраза из рекламы сегодня уже не слишком актуальна, поскольку ученым удалось изобрести робота, который старательно собирает яблоки, причем и днем, и ночью. Однако им все еще есть, над чем поработать, так как роботу слово «заботливо» пока не знакомо, и яблоки, собранные роботом, пока невозможно отнести к высшему сорту, годному для продажи.
«Помнит каждое яблоко в саду и способен собирать их круглосуточно» - именно таким представляется садоводам идеальный сборщик яблок. И именно такого помощника сейчас стремятся создать ученые из Чешского сельскохозяйственного университета совместно с коллегами из Чешского технического университета при сотрудничестве с Научно-селекционным институтом плодоводства в Головоусах. Исследования пока находятся в начальной стадии, однако, буквально на прошлой неделе ученые впервые собирали данные с помощью робота-вездехода.
«Роботизированная платформа оснащена рядом датчиков и медленно пробирается между яблонями в саду. Там расположены камеры с радаром, ультразвуковые датчики. Нам нужно сфотографировать яблони до того, как с них будут собраны яблоки», - объясняет Якуб Юра с Факультета машиностроения Чешского технического университета в Праге.
Группа ученых из двух университетов бывала в этих садах уже много раз, поскольку им необходимо собирать переменную информацию о яблонях в течение года. До сих пор они получали данные о деревьях, цветах и плодах с помощью датчиков, которые возили с места на место. Ныне измерения впервые проводятся в движении с помощью роботизированной платформы.
«Это роботизированная платформа, построенная на шасси Spider. Мы делаем это с помощью управляющего устройства методом одометрии – электроники, позволяющей осуществлять автономную работу платформы. Также у нас есть готовое электрическое гусеничное шасси, оно уже полностью изготовлено в нашем университете и тоже сделает свое дело», - продолжает Милан Кроулик из Чешского сельскохозяйственного университета.
Робот должен научиться распознавать яблоки
Одна из задач, которая сейчас стоит перед учеными, заключается в том, чтобы робот научился правильно распознавать яблоки и ориентироваться в саду.
«Мы должны показать ему, что такое сад. С одной перспективы робот его видит так, с другой стороны – иначе. Когда он считает яблоки, в его подсчетах их может получиться на четверть или половину больше, чем на самом деле, так что для этого нужно разработать математический алгоритм», - рассказывает главный координатор всего проекта Любор Зелены, возглавляющий отдел генетики и селекции Института исследований и селекции фруктов в Оломоуце.
Робот способен проводить измерения в саду даже ночью при искусственном освещении.
«Переменные условия освещения в течение дня представляют собой значительную сложность для пространственного зрения, а в тот момент, когда мы создаем постоянные условия освещения, весь процесс упрощается. В дополнение к роботу с увеличением количества данных, создается цифровой двойник всего сада. Например, собирается информация о количестве цветков весной, сколько сохранилось плодов, какого они размера, цвета и т. д. Отслеживаются взаимосвязи, у нас есть запись о каждом дереве, из которой можно сделать вывод, какое вмешательство или какие условия на одном этапе к чему привели», - продолжает Якуб Юра.
Идеальным результатом по окончании исследовательского проекта в 2025 году стало бы наличие готовой информационной системы, робота и модифицированного сада, где яблоки можно было бы собирать автоматически с помощью машины независимо от времени суток.
«Существуют механизированные средства, то есть когда подъезжает платформа, встряхивает дерево, сбивает яблоки на землю, а потом идет другая машина и либо загребает их, либо подбирает, протыкает, либо как-то еще собирает, в этом отношении все решено. А вот для уборки яблок товарного вида, без помятостей, с плодоножкой, высшего сорта решения пока нет», - отмечает Любор Зелены, добавляя, что ученые в Израиле и США также пытаются разработать аналогичную систему.
Интересен и тот факт, что к проблеме сбора яблок товарного вида ученые решили подойти нетрадиционно.
Новый тип сада
«Мы стремимся создать новый тип сада, который подходил бы для роботизированной механизированной деятельности. Идеальным результатом бы стала автоматическая уборка урожая. Не хочу забегать вперед, потому что мы лишь в начале проекта, но кое-чем я все же могу поделиться. Мы намерены увеличить густоту деревьев в саду, изменить состав сортов и приспособить деревья под технику. Большинство разработчиков робототехники приспосабливают ее под растения, мы же хотим поступить наоборот», - продолжает Любор Зелены.
Из новинок, которые удалось внедрить ученым в садовые работы за последнее десятилетие, Любор Зелены упомянул систему против града, использование GPS для более точных посадок и систему для определения зрелости урожая, которая, по его словам, пока широко не используется.
«Для этого существует специальная методика, так называемый тест на крахмал. Он определяет, сколько еще крахмала содержится в яблоке, а сколько уже в нем сахара. На основании этого садовод принимает решение о сборе урожая. Это так же зависит от того, в каких условиях он планирует складировать яблоки, чтобы они дольше сохранились. Так что сбор урожая – это своего рода алхимия. Но еще большая премудрость – чтобы у садовода на сбор урожая было достаточно людей. Все это делается вручную, а найти квалифицированных специалистов, которые соберут яблоки правильно – большая проблема», - подытоживает Любор Зелены.
