机器视觉如何助力生菜采收自动化
生菜是欧洲和美国的一种有价值的作物，但劳动力短缺给这种露地蔬菜的采收带来困难，因为在该行业，为完成采收任务找到足够的季节性劳动力是最大的挑战之一。
此外，由于工资上涨速度快于生产者价格，利润空间非常小。在英国，农业技术专家和工程师与位于德国奥伯祖尔姆的IDS Imaging Development Systems GmbH公司正在合作，开发一种机器人解决方案，以实现生菜采收自动化。
该团队的项目由英国创新署（Innovate UK）资助，成员包括Grimme农业机械制造厂的专家、位于爱丁堡的Agri-EPI中心、位于英国纽波特的哈珀亚当斯大学、位于布里斯托尔的英格兰西部大学机器视觉中心，以及英国两家最大的生菜生产商G's Fresh和PDM Produce。
在该项目中，用于采收韭葱的现有设备经过改装，可将生菜从地面抬起并夹在压带之间。外层或“包裹”叶片将被机械去除，以露出茎部。随后，机器视觉和人工智能用于确定茎部上的精确切割点，从而干净地分离生菜头。
“来自G公司子公司Salad Harvesting Services Ltd.的同事表示，切割冰山生菜是自动化过程中技术难度最大的环节。正在开发的采收机器人原型配备了uEye FA系列的GigE Vision相机。该相机以坚固耐用著称，因此特别适合恶劣环境。由于这是户外应用，因此需要具有IP65/67防护等级的外壳”
最终选择了索尼的紧凑型IMX264全局快门CMOS传感器的GV-5280FA-C-HQ型号。
“选择该传感器主要因为其通用性强。人工智能处理无需全分辨率，因此可以通过合并像素（binning）提高灵敏度。传感器尺寸较大也意味着不需要广角光学器件”
生菜采收机器人原型将于季节接近尾声时在英格兰进行田间测试。
“我们很高兴参与该项目，并期待其成果。我们坚信，它不仅能弥补季节性工人短缺，还能在自动化和提高生菜采收效率方面发挥潜力”
农业部门面临的挑战确实很严峻。据联合国粮食及农业组织（粮农组织）预测，由于人口急剧增长，到2050年农业生产力需要比2012年提高近50%。
这种产量预期对农业行业构成巨大挑战。与其他行业相比，该行业的数字化程度仍处于起步阶段，同时又在气候变化和劳动力短缺的双重压力下，面临强烈的创新需求。
未来的农业建立在网络设备和自动化之上。相机是重要的基础组件，而人工智能则是核心技术。采收机器人等智能应用可以在其中做出重大贡献。
2021年夏天，据报道，工程师开发了一种蔬菜采收机器人，它利用机器学习来识别和采收不仅是常见的，还有复杂的农作物。
Vegebot由剑桥大学团队开发，最初在实验室环境中接受训练，以识别和采收冰山生菜。目前，它已与G’s Growers（当地果蔬合作社）合作，在多种田间条件下成功完成测试。
虽然该原型的速度和效率远不及人类，但它展示了机器人技术在农业中的应用前景，甚至可以用于冰山生菜这类特别难以机械采收的作物。
土豆和小麦等作物几十年来一直采用机械化采收，但许多其他作物仍抵制自动化。冰山生菜就是其中之一。尽管它是英国种植最广泛的生菜品种，但冰山生菜容易受损，且相对于地面呈扁平生长，这给联合收割机器人带来了挑战。
“每块田地都不同，每株生菜也不同。但如果我们能让采收机器人处理冰山生菜，我们也能让它适用于许多其他作物。”剑桥大学工程系的西蒙·伯雷尔（Simon Birrell）说道。
Vegebot首先在其视野中识别“目标”作物，然后判断特定生菜是否健康且可以采收，最后在不压碎的情况下将生菜从植株其余部分切下，使其“可直接上超市货架”。对人类来说，整个过程只需几秒钟，但对机器人而言，这是一项非常复杂的任务。
