生菜采摘机器人

工程师们发明了一种可以收割生菜的机器人。
2019年7月16日

采访

Simon Birrell,剑桥大学

生菜

莴苣在土壤中生长

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自动化给农业带来了革命性的变化,但事实证明,生菜等作物除了人工收割外,很难用其他方式收割。现在,在一种新型机器人的帮助下,这种情况可能即将改变。Heather Jameson来到剑桥大学工程系听一听……

希瑟-全球每年生产数十亿颗生菜,每一颗都是手工采摘的。虽然小麦和土豆等其他作物的收获长期以来都是自动化的,但由于各种原因,生菜迄今为止还没有实现自动化。首先,生菜很容易损坏,超市对他们接受的生菜有很高的标准。其次,如果你想象一下向外看一片生菜地,你所看到的只是一片叶子的海洋。实际上,即使是人类也很难分辨出单个的生菜。但现在,剑桥大学的工程师们已经开发出一种机器人,他们认为它可以胜任这项任务。在一个大机械臂的末端,机器人有一个方形的笼子,大到可以放一个足球,笼子负责切割和收集。机器人也有两个摄像头来观察生菜。西蒙·伯雷尔向我展示了它是如何工作的。

Simon,你看到的这个笼子,就是我们所说的机器人手臂末端的末端执行器。撒在生菜上。在顶部,我们有一个连接压缩空气的阀门。所以当机器人决定是时候抓莴苣了,它就激活阀门这个柔软的,覆盖着硅胶的抓手,过来抓莴苣它轻轻地抓莴苣,这样就不会弄伤莴苣了。然后阀门再次被激活,这个旋转带绕着它驱动刀片向下,穿过生菜的茎,穿过它,把它切得干净利落。

但是在机器人采摘生菜之前,它首先要在混乱的叶子海洋中找到它,然后决定生菜是否适合收获。机器人经过训练,可以使用神经网络识别生菜。神经网络是一种受人脑工作方式启发的计算机系统。

西蒙:它把莴苣分为好莴苣,适合现在收割,未成熟的莴苣,等它长一点后我们再来采摘,还有有病的莴苣。不要采摘有病的生菜,这很重要,因为如果你这样做了,你可能会污染末端执行器,然后当你把它移到下一个生菜时,你就冒着传播霉菌或其他感染的风险。

希瑟:目前切割过程不是智能的,它是一个预先编程的过程。但在未来,工程师们希望机器人也能学会更准确地切割。

西蒙:超市对切好的肉非常挑剔。所以切的地方不能太靠近生菜头。它不可能太远。它必须是90度。所有这些在很多方面都是无稽之谈。我是说,生菜的味道还是一样的。但是,是的,我们对添加神经网络很感兴趣,这样它就可以学习最好的切割方式,并不断改进它的切割方式。

团队已经在野外测试了机器人。不夸张地说,就是在一片生菜地里。机器人坐在一个由发电机驱动的装置上,轮子在一排排生菜之间滚动。

西蒙:这里的情况和实验室完全不同。你有风,你有灰尘,你被雨淋……所有的东西都是颠簸的,所以所有的设备都被撞得到处都是。所以所有你在实验室里做的微调校准在野外是完全没用的。

希瑟:在测试中,机器人定位生菜的成功率为91%,分类成功率为82%。就速度而言,目前机器人采摘生菜的速度比人类慢四倍。但西蒙认为,通过更换更强壮的机械臂,他们可以很容易地减少这种差异。由于笼子很重,现在的手臂移动得很慢。但是,虽然机器人将能够接管收割的体力需求,但人类仍将发挥作用。

西蒙:在维护机器人和管理机器人方面,人类总是有一席之地的。尤其是当我们学习的时候。我们正在考虑的一件事是让人们通过视频源远程监控一系列机器人。如果他们看到机器人犯了错误,他们可以指出来,然后这些数据被纳入并重新训练到神经网络的下一次迭代中。

希瑟:如果你担心机器人会接管,西蒙好心地向我指出,这个笼子的大小正好适合砍掉人头,但他还没有验证这个理论。

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