Роботизированная обрезка в стадии разработки

Первоначальным основанием разработок в области автоматизации обрезки виноградников стали снижение затрат и опасения производителей по поводу отсутствия сезонной рабочей силы. Обрезка лозы – одна из самых дорогих операций в виноградниках. Зачастую на нее приходится около 20% расходов на оплату труда. Также невозможно заранее предвидеть, будет ли в наличии требуемое количество рабочей силы.

Осенью 2012 года грант в 6 миллионов долларов был присужден Университету Пердью за разработку роботизированной системы обрезки, которая позволит обрезать виноградную лозу также качественно, как если бы это делал вручную человек. Руководитель проекта Питер Херст из Факультета садоводства работает в сотрудничестве с членами Кафедры электротехники и вычислительных машин в Пердью, а также с «Vision Robotics» из Сан-Диего, штат Калифорния. Ведется работа по развитию и совершенствованию механизма, который использует камеры и манипуляторы для обрезки виноградника.

Основными проблемами садоводства, которые дали толчок этому исследованию, остаются снижение затрат и опасения по поводу отсутствия сезонной рабочей силы. По данным Университета штата Мичиган обрезка является одной из самых дорогих операций в виноградниках, и на нее приходится около 20 процентов расходов на оплату труда. Стоит также отметить опасения производителей по поводу набора сезонных работников.

«Vision Robotics» из Сан-Диего – один из партнеров Пердью в данном проекте. Компания уже разработала прототип автоматизированного секатора виноградной лозы, который использует технологию стереовидения. Под сенью близко друг от друга устанавливаются две камеры по типу того, как работают человеческие глаза. Они фотографируют лозу каждые 0,75 дюймов, и создают 3D-изображение деревьев до того, как начнется обрезка. Компьютер переводит 3D-обзор в набор действий, которые заложены программным обеспечением, для определения места среза. Режущий механизм отслеживает отсканированные данные системы, и далее манипуляторы непосредственно производят обрезку с помощью лазеров.

Сейчас проверяется работа опытного образца такой системы: ее перемещает небольшой самоуправляемый трактор, который требует вмешательства оператора-человека только для перемещения секатора между рядами. В настоящее время идут работы по улучшению точности среза и увеличению скорости механизма.

Хотя опытный образец уже прошел первичные испытания, еще остались нерешенные задачи в области роботизированной системы обрезки. Все должно быть учтено при проектировании механизма для работы в сложных условиях виноградников: всевозможные формы гроздей и кустов, неровный рельеф местности, погодные условия, а также разные направления роста растений и типы подвязки, которые могут использовать производители.

Исследователи из Пердью пропишут правила для наиболее эффективной обрезки, которые далее будут запрограммированы в роботах. Она разработают программное обеспечение, а также программу роботизированной обрезки и создания цифровых 3D-моделей лозы. Цель проекта – превратить данный прототип в экономически эффективную систему, которая будет коммерчески выгодна для производителей.

Джонни Парк – один из членов команды Пердью, которые будут задействованы при создании цифровых 3D-моделей из лозы. Он пояснил, что их задача – это точное построение 3D-модели деревьев и виноградной лозы и составление такой программы, по которой компьютер сможет самостоятельно определить оптимальную точку обрезки. Цель проекта состоит в том, чтобы механизм делал эту работу быстро, тогда это в финансовом плане будет выгодно для производителей.