研究人員已經(jīng)開發(fā)出了可能是第一個(gè)這種機(jī)器人萵苣葉子剝皮系統(tǒng)

“由于對(duì)食物的需求不斷增加，氣候條件變化以及人工勞動(dòng)力的減少，人們?cè)絹碓叫枰獮檗r(nóng)業(yè)開發(fā)自動(dòng)化機(jī)器人解決方案，”劍橋博士說。學(xué)生Luca Scimeca。“我們的萵苣和莖干檢測(cè)算法展示了一種機(jī)器人，它可以克服雜亂，不同的光照條件和相機(jī)距離，以及產(chǎn)品尺寸，形狀和方向的變化。”

在部門的機(jī)器智能實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的新型機(jī)器視覺管道和抽吸/真空系統(tǒng)能夠執(zhí)行剝離過程 - 全葉去除 - 50%的時(shí)間，完成平均27秒完成。

在收獲后對(duì)作物(例如生菜)進(jìn)行分類和去除外部葉子是當(dāng)前由農(nóng)場(chǎng)工人執(zhí)行的任務(wù)。對(duì)于農(nóng)場(chǎng)工人來說，這是一項(xiàng)非常容易的任務(wù)，但對(duì)于機(jī)器人來說，這是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的視覺和操作任務(wù)，迄今為止機(jī)器人技術(shù)難以掌握。

但由于機(jī)電一體化講師Fumiya Iida博士領(lǐng)導(dǎo)的研究小組解決了處理這種柔軟易碎產(chǎn)品的挑戰(zhàn)，現(xiàn)在自動(dòng)去除萵苣葉已經(jīng)向現(xiàn)實(shí)邁進(jìn)了一步。他們創(chuàng)建了一個(gè)3D打印的圓形噴嘴，安裝在機(jī)器人手臂的末端并使用抽吸系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，可作為單個(gè)真空抽吸點(diǎn)。它設(shè)計(jì)用于抓住葉子并使用撕裂動(dòng)作將其從生菜主體中取出，而不會(huì)對(duì)產(chǎn)品造成損害。

葉子撕裂的準(zhǔn)確性的關(guān)鍵是使用計(jì)算機(jī)視覺來定位和確定萵苣的定位。它通過首先在假定的視野之上和之內(nèi)放置的2-D網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)檢測(cè)萵苣莖來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。在無法找到莖桿的情況下，將通過施加水平力并用附著在機(jī)器人臂上的軟墊滾動(dòng)萵苣來采取動(dòng)作翻轉(zhuǎn)萵苣。然后可以通過頂部的外葉并且具有最小的損壞風(fēng)險(xiǎn)來實(shí)現(xiàn)萵苣的更好定位。

萵苣和莖檢測(cè)算法在用網(wǎng)絡(luò)相機(jī)拍攝的單個(gè)生菜的180張照片上進(jìn)行測(cè)試，高度在70cm和100cm之間。共有10種不同的冰山萵苣用于不同的位置，并且具有不同的光方向和強(qiáng)度，其中一些位于背景物體旁邊，以便表示雜亂。此外，在將產(chǎn)品儲(chǔ)存三天后取出30幀，導(dǎo)致莖色變化。萵苣檢測(cè)算法能夠準(zhǔn)確定位萵苣的中心，準(zhǔn)確度達(dá)到100%，莖檢測(cè)算法的檢測(cè)準(zhǔn)確率達(dá)到81.01%。作為這些發(fā)現(xiàn)的結(jié)果，研究小組能夠確定最佳的萵苣葉去除點(diǎn)。

來自生物啟發(fā)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室(BIRL)的Luca Scimeca致力于視覺系統(tǒng)。他說，這種機(jī)器人可以應(yīng)用于許多其他作物，例如花椰菜，這種作物的脆弱程度要小得多，而且在計(jì)算機(jī)視覺分析其方向時(shí)也不會(huì)帶來太多挑戰(zhàn)。

“從工程角度來看，生菜葉子剝皮是一個(gè)有趣的機(jī)器人問題，因?yàn)槿~子很柔軟，容易撕裂，生菜的形狀從來都不是給定的，”他說。“我們開發(fā)的計(jì)算機(jī)視覺，它是我們的生菜剝皮機(jī)器人的核心，可以應(yīng)用于許多其他作物，如花椰菜，其中產(chǎn)品的后處理需要類似的信息。

“然而，需要進(jìn)一步的工作將三個(gè)階段：視覺檢測(cè)，滾動(dòng)系統(tǒng)和葉片撕裂/移除整合到一個(gè)單一的端到端解決方案中。我們提出了一種使用雙臂Baxter 機(jī)器人的方法，其中姿態(tài)估計(jì)和剝皮過程結(jié)合在一起。“