По последним оценкам, только в одной Джорджии (США) ежегодно производится более 60 тысяч тонн персиков, а общая стоимость фруктов составляет более 71 миллиона долларов.
Но выращивание персиков — это сложный и трудоемкий процесс, который создал нагрузку на многие фермы, растянутую во времени. Чтобы решить эту проблему, Технологический исследовательский институт Джорджии (GTRI) разработал интеллектуального робота, предназначенного для решения задач по прореживанию и обрезке персиковых деревьев, связанных с человеком, что может привести к значительной экономии средств на персиковых фермах в Джорджии.
«Большинство людей знакомы со сбором урожая фруктов и их продажей на рынке», — сказал Ай-Пин Ху, старший инженер-исследователь GTRI, возглавляющий проект по разработке роботов. «Но на самом деле до этого момента цикла выращивания нужно сделать гораздо больше».
Робот использует систему лидарного зондирования и высокоспециализированную технологию GPS, чтобы самостоятельно перемещаться по персиковым садам и избегать препятствий. Лидарная система определяет расстояния, ориентируясь на объект с помощью лазера и измеряя время, необходимое для отражения лазерного луча, в то время как технология GPS измеряет местоположения с точностью до доли сантиметра.
Оказавшись у персикового дерева, робот использует встроенную 3D-камеру, чтобы определить, какие персики необходимо удалить, и хватает их с помощью устройства, похожего на коготь, известного как концевой эффектор, который подсоединен к концу его руки.
Робот обрабатывает два ключевых компонента цикла выращивания персиков: обрезку деревьев и прореживание деревьев.
Обрезка относится к выборочному удалению ветвей до весеннего вегетационного периода, который обычно происходит с середины мая до начала августа, и служит многим целям, включая облучение большего количества внутренних поверхностей фруктовых деревьев солнечным светом и удаление нежелательного старого роста, чтобы новый рост мог лучше развиваться. Прореживание, между тем, происходит, когда маленькие или неразвитые персики удаляются с персиковых деревьев, чтобы дать возможность расти большим и лучшим персикам, объяснил Ху.
«Если вы просто дадите всем персикам вырасти до зрелости, то в итоге получите дерево из действительно маленьких персиков», — сказал Ху. «То, что вы хотите сделать, — это получить относительно немного персиков, но хороших, больших и сладких, которые вы действительно сможете продать».
Ху отметил, что на рынке нет роботов, которые смогли бы полностью заменить людей в индустрии выращивания персиков из-за неструктурированной среды персиковых садов, которая включает непредсказуемую погоду, неровную местность и различные формы и размеры деревьев.
«В саду никогда не бывает двух одинаковых деревьев», — добавил Ху. «У вас может быть солнечный или облачный день — это повлияет на то, как может работать технология робота».
Текущие усилия по автоматизации сбора урожая персиков и других специализированных культур до сих пор не были столь успешными, как достижения в области автоматизации товарных культур, когда машины могут собирать сотни гектар урожая одновременно. Товарные культуры включают такие культуры, как кукуруза, пшеница и соевые бобы.
«Специальные культуры по-прежнему очень зависят от ручного труда», — сказал Ху. «Это действительно отличается от чего-то вроде пшеницы, где один человек, управляющий комбайном, может собрать урожай на тысячах гектар. В то время как для сбора урожая персиков, поскольку все настолько индивидуально и уникально, автоматизировать его действительно было сложно».
Чтобы решить эти уникальные проблемы, GTRI изучает способы включения методов искусственного интеллекта и глубокого обучения для улучшения способностей робота к классификации изображений и общей производительности. GTRI также сотрудничает с Дарио Чавесом, доцентом кафедры садоводства в кампусе Университета Джорджии Гриффин в Гриффине, штат Джорджия, для дальнейшего изучения интеллектуальной автоматизации выращивания персиков.
Гэри МакМюррей, главный инженер — исследователь GTRI и начальник отдела интеллектуальных устойчивых технологий GTRI, сказал, что новый робот должен преобразовать процесс выращивания фруктов для многих ферм, которые изо всех сил пытались вырастить деревья, достаточно прочные, чтобы выдерживать непредсказуемые условия окружающей среды.
«Это то, что напрямую влияет на урожайность деревьев», — сказал Макмюррей. «Это деньги в кармане фермеров».
