RoboCrop: Как роботов учат собирать помидоры

В сельском хозяйстве нехватка рабочей силы увеличивает потребность в автоматизированной уборке урожая с помощью роботов. Однако некоторые фрукты, например помидоры, сложно собирать. Плоды обычно растут гроздьями, и робот должен срывать спелые, оставляя остальные на лозе, что требует продвинутых способностей к принятию решений и управлению.

Как роботы учатся собирать помидоры

Доцент Университета Осаки Такуя Фудзинага запрограммировал роботов оценивать лёгкость сбора каждого помидора перед попыткой его сорвать. Его новая модель использует распознавание изображений в паре со статистическим анализом, чтобы оценить оптимальное направление подхода к каждому плоду.

Система включает обработку изображений (компьютерное зрение) для анализа самого плода, его плодоножек и того, скрыт ли он за другой частью растения. Эти факторы информируют решения по управлению роботом и помогают выбрать лучший подход. Результаты опубликованы в журнале Smart Agricultural Technology.

От распознавания к оценке лёгкости сбора

Модель представляет собой сдвиг фокуса с традиционной модели «обнаружения/распознавания» к тому, что Фудзинага называет «оценкой лёгкости сбора». «Это выходит за рамки простого вопроса "может ли робот сорвать помидор?" к размышлению "насколько вероятен успешный сбор?", что более значимо для реального сельского хозяйства», — пояснил он.

При тестировании новая модель продемонстрировала 81% успеха, что значительно выше прогнозов. Примечательно, что около четверти успешных случаев — это помидоры, которые были успешно собраны с правой или левой стороны после того, как попытка подхода спереди не удалась. Это говорит о том, что робот менял направление подхода, если изначально не мог сорвать плод.

Последствия для будущего сельского хозяйства

Исследование Фудзинаги подчёркивает нюансы сбора фруктов для роботов, где важны такие факторы, как расположение плодов в кластерах, геометрия стеблей, фоновые листья и перекрытие объектов. «Это исследование устанавливает "лёгкость сбора" как количественно оцениваемый показатель, приближая нас на шаг к созданию сельскохозяйственных роботов, способных принимать обоснованные решения и действовать разумно», — сказал он.

Фудзинага видит будущее, в котором роботы смогут самостоятельно определять, готовы ли культуры к сбору. «Ожидается, что это откроет новую форму сельского хозяйства, где роботы и люди будут сотрудничать, — объяснил он. — Роботы будут автоматически собирать помидоры, которые легко сорвать, а люди будут справляться с более сложными плодами».