佐治亚州每年要生产超过1.3亿磅的桃子,果园周围的农民和工人肩负着一系列重要的责任:修剪、间伐和采摘。

佐治亚理工研究院(GTI)的研究人员正在测试佐治亚大学格里芬校园的新理念:让机器人做这三项工作。

美国佐治亚理工研究所(GTRI)正在研发一款智能机器人,它利用人工智能和精密导航技术,完成摘桃子、摘桃子等任务。研究人员称,这种自动化的非人工方法可以为乔治亚州的桃子农场节省大量成本。

“这是直接影响树木产量的因素,”GTRI首席研究工程师兼GTRI智能可持续技术部门主管Gary McMurray说在最近的新闻发布会上. “这是种植者口袋里的钱。”

乔治亚理工大学开发的机器人使用激光雷达和GPS在果园中进行自我导航。激光雷达系统通过激光瞄准目标并测量激光束的返回时间来确定距离,而GPS技术测量的位置精确到几分之一英寸。

工程师们的工作主要集中在间伐和修剪上,而不是收割。

研究人员训练该系统识别未发育的桃子,称为桃子。去除桃子,这一过程通常被称为间伐,对给定树木的产量至关重要。

负责该机器人设计项目的GTRI高级研究工程师胡爱平(音译)表示,修剪可以让桃子长得更大更好。

胡说:“如果你让所有的桃子都长成成熟,那么你最终会得到一棵真正的小桃树。”。“你想做的是拥有相对较少的桃子,但你希望剩下的桃子是好的、大的和甜的——那些你实际上可以出售的桃子。”

一旦到达桃树,机器人的嵌入式3D摄像机就会找到桃子,并用机械手臂末端的爪子状装置抓取桃子。

该机器人还被训练来协助修剪,即在春季生长季节(通常是5月中旬至8月初)之前选择性地修剪树枝。这个重要的过程通常是手工完成的,它使果树的内部表面积更多地暴露在阳光下。

胡教授说,由于桃园的非结构化环境,包括不可预测的天气、不平坦的地形和树木的不同形状和大小,目前没有任何机器人能够完全取代人类在桃园的种植。

该机器人利用激光雷达遥感和GPS技术相结合,在桃园中进行自我导航。一旦机器人到达一棵桃树,它就会使用一个嵌入式3D摄像头来确定哪些桃子需要修剪或稀释。(来源:胡爱萍,佐治亚理工学院)

他说:“目前世界上还没有机器人可以像人类一样收割或削薄桃子。”“技术还不完全成熟。”

在一个简短的问答金宝搏官网下面,胡教授解释了为什么提高机器人的能力如此重要,以便它们能够处理这种非结构化环境。

金宝搏官网:早期用机器人来自动化收割过程的方法有什么缺点?

胡爱萍该项目的重点和新奇之处在于,主要是让桃树变薄,而不是收获。与水果收获相比,之前几乎没有什么工作是用于疏果的(疏果需要的体力劳动大致相同)。从机器人的角度来看,这是一个更困难的问题,因为桃子更小,它们的颜色与周围环境相似。

金宝搏官网:您的3D相机识别哪些特征以确定准备移除的桃子?

胡爱萍:我们训练卷积神经网络(深度学习)来识别桃子。RGB-D(颜色加深度)摄像头可以向机器人提供3D信息,然后机器人使用一种称为视觉伺服的技术来关闭反馈回路,从而允许将末端执行器爪与桃子共同定位。

金宝搏官网:你能给我介绍一个机器人如何在一个示例应用程序中自始至终地查找、拖动和修剪桃子的例子吗?

胡爱萍:果园中的每棵树都有一个已知的位置(通过RTK-GPS,比常规GPS精确得多)。机器人平台自动导航到给定的树,避免沿途的障碍物。然后,机器人手臂被展开以进行桃子细化。

一个好的视频可以在下面找到:

金宝搏官网农民对这些示威活动有何反应?是完全取代人类完成这项任务,还是让机器人与人类一起工作?

胡爱萍我们的移动机器人手臂系统是一个研究平台。它是在与乔治亚大学格里芬分校的园艺研究人员磋商后开发的。其目的是最终的机器人平台将自动操作。选择现成的通用机器人UR5协作机器人使它能在人的周围安全操作。

金宝搏官网:与人类工人相比,机器人的时间和产量如何?

胡爱萍目前还没有机器人能与人的速度匹敌。但有些已经接近收获阶段了,还有一些小型农业机器人初创公司也在那里。

金宝搏官网这个机器人如何处理艰难的地形?和高分支?

胡爱萍:移动底座配有大胎面充气轮胎,可轻松翻滚根部和碎屑。对于我们的测试,我们一直专注于低挂桃子。

金宝搏官网关于这项工作,下一步是什么?

胡爱萍:我们目前正在探索修剪,即在生长季节之前选择性地修剪树枝。我们都在尝试对过程进行建模,并根据现场太阳能信息为农民提供自动化建议,同时在同一移动机器人手臂平台上使用新的末端执行器实现实际切割的自动化。

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