Як машинний зір допомагає автоматизувати збирання салату
Салат є цінною культурою в Європі та США, але брак робочої сили ускладнює збирання цього польового овоччя, оскільки пошук достатньої кількості сезонних працівників для виконання зобов’язань зі збирання врожаю є однією з найбільших проблем у цьому секторі.
Крім того, оскільки зростання заробітних плат випереджає зростання цін виробників, маржа дуже мала. В Англії фахівці з сільськогосподарських технологій і техніки працюють з IDS Imaging Development Systems GmbH, що базується в Оберзульмі (Німеччина), над розробкою роботизованого рішення для автоматизації збирання салату.
Команда працює над проєктом, що фінансується Innovate UK, і включає експертів заводу із виробництва сільськогосподарської техніки Grimme, Центру Agri-EPI в Единбурзі (Велика Британія), Університету Харпера Адамса в Ньюпорті (Велика Британія), Центру машинного зору Західного університету Англії в Брістолі та двох найбільших виробників салатів у Великій Британії — G's Fresh і PDM Produce.
У межах проєкту наявну техніку для збирання цибулі-порею пристосовано для підіймання салату із землі та захоплення його між притискними стрічками. Зовнішні, або «обгорткові», листки салату будуть механічно видалятися, щоб оголити стебло. Далі машинний зір і штучний інтелект використовуються для визначення точної точки зрізу на стеблі, щоб акуратно відокремити головку салату.
«За словами колег із Salad Harvesting Services Ltd., дочірньої компанії G, процес зрізання айсберга є найскладнішим технічно етапом в автоматизації. Прототип робота-збирача, що створюється, включає камеру GigE Vision із сімейства uEye FA. Її вважають особливо міцною, тому вона ідеально підходить для складних умов. Оскільки це зовнішнє застосування, тут потрібен корпус із захистом IP65/67»
Вибір припав на модель GV-5280FA-C-HQ з компактною CMOS-матрицею IMX264 із глобальним затвором від Sony.
«Датчик був обраний головним чином через його універсальність. Нам не потрібна повна роздільна здатність для обробки ШІ, тому чутливість можна збільшити за допомогою біннінгу. Більший формат сенсора означає, що ширококутна оптика також не потрібна»
Прототип робота-збирача салату буде використано для польових випробувань в Англії ближче до кінця сезону.
«Ми раді брати участь у проєкті та з нетерпінням чекаємо на результати. Ми переконані в його потенціалі для автоматизації та підвищення ефективності збирання салату не лише з точки зору компенсації нестачі сезонних працівників»
Проблеми, що стоять перед сільськогосподарським сектором, справді складні. За прогнозом Продовольчої і сільськогосподарської організації Об’єднаних Націй (ФАО), продуктивність сільського господарства до 2050 року має зрости майже на 50% порівняно з 2012 роком через різке зростання населення.
Таке очікування врожайності означає величезний виклик для аграрної галузі, яка все ще перебуває на початковому етапі цифровізації порівняно з іншими секторами і вже зазнає сильного інноваційного тиску через зміни клімату та нестачу робочої сили.
Сільське господарство майбутнього базується на мережевих пристроях і автоматизації. Камери — важливий будівельний блок, а штучний інтелект — центральна технологія. Інтелектуальні застосунки, такі як роботи-збиральники, можуть внести в це значний внесок.
Влітку 2021 року стало відомо, що інженери розробили робота для збирання овочів, який використовує машинне навчання для ідентифікації та збирання не лише звичайного, а й складного сільськогосподарського врожаю.
Vegebot, розроблений командою Кембриджського університету, спочатку був навчений розпізнавати та збирати салат айсберг в лабораторних умовах. Наразі він успішно пройшов випробування в різних польових умовах у співпраці з G’s Growers — місним плодоовочевим кооперативом.
Хоча прототип далеко не такий швидкий і ефективний, як людина, він демонструє, як можна розширити використання робототехніки в сільському господарстві, навіть для таких культур, як салат айсберг, які особливо складно збирати механічним способом.
Такі культури, як картопля та пшениця, десятиліттями збирали механічним способом, але багато інших культур досі опиралися автоматизації. Салат айсберг є однією з таких культур. Попри те, що це найпоширеніший вид салату, який вирощують у Великій Британії, айсберг легко пошкоджується і росте відносно пласко до землі, що становить проблему для роботів-комбайнів.
«Кожне поле відрізняється, кожен салат відрізняється. Але якщо ми зможемо змусити робота-збирача працювати з салатом айсберг, ми зможемо змусити його працювати і з багатьма іншими культурами», — розповів Саймон Біррелл з інженерного факультету Кембриджу.
Vegebot спочатку визначає «цільовий» урожай у своєму полі зору, потім встановлює, чи здоровий конкретний салат і чи готовий він до збирання, і нарешті відрізає салат від решти рослини, не роздавлюючи його, щоб він був «готовим до супермаркету». Людині весь процес займає пару секунд, але для робота це справді складне завдання.
