Kredit: Pixabay/CC0 Public Domain
Penn State jordbruksingenjörer har för första gången utvecklat en prototyp av “sluteffektor” som på ett skickligt sätt kan ta bort oönskade äpplen från träd – det första steget mot robotisk gallring av grönfrukt.
Utvecklingen är viktig, enligt Long He, biträdande professor i jordbruks- och biologisk teknik, eftersom manuell gallring är en arbetskrävande uppgift, och den krympande arbetskraften i äppelproduktionen gör manuell gallring ekonomiskt omöjlig. Hans forskargrupp vid College of Agricultural Sciences genomförde en ny studie som ledde till sluteffektorn.
Äppelgrödan är en högvärdig jordbruksvara i USA, med en årlig total produktion på nästan 10 miljarder pund och värderad till nästan 3 miljarder dollar, enligt He, som är ledande inom jordbruksrobotforskning, som tidigare utvecklat automatiserade komponenter för svamp plockning och beskärning av äppelträd. Gallring av gröna frukter – processen att kassera överflödiga frukter på försommaren, främst för att öka den kvarvarande fruktstorleken och kvaliteten – är en av de viktigaste aspekterna av äppelproduktion.
“Så småningom – under det kommande decenniet hoppas vi – kommer denna sluteffektor att kombineras med en maskinseendekomponent och ett rörelsesystem, vilket skapar en mekanism som så småningom kommer att kunna utföra robotisk gallring av grönfrukt i äppelodlingar,” sa han. “Jag inser att det här låter väldigt futuristiskt, men jag tror att det är dit vi är på väg, förr än senare, och denna sluteffektor var det nödvändiga första steget.”
Innan konstruktionen av sluteffektorn utförde ledande forskare Magni Hussain, doktorand vid institutionen för jordbruks- och biologisk teknik, en serie tester av fruktavlägsnande-dynamik för att fastställa krafterna som krävs för robotgallring, med hjälp av dragning eller stam- skärmetoder på tre olika äppelsorter. Arbetet utfördes vid Penn State’s Fruit Research and Extension Center i Biglerville, i södra centrala Pennsylvania.
Efter att ha upptäckt att borttagning av frukt med hjälp av dragningsmetoden resulterade i en hög förekomst av stamavlossning – vilket kan lämna ett sår som påverkar närliggande frukter i en klunga – byggde Hussain en stamskärande effektorprototyp och genomförde omfattande fälttester. Han testade två prototypkonfigurationer för sluteffektorer: en placerade sluteffektorn på en handhållen bar; den andra integrerar sluteffektorn med en robotmanipulator.
Framgångsfrekvensen för borttagning av grön frukt för alla experiment med sluteffektor-prototyp var över 90 %, rapporterade forskarna nyligen i Journal of the American Society of Agricultural and Biological Engineers. Att länka sluteffektorn med robotmanipulatorn visade potentialen hos ett robotiskt grönfruktsystem för att ta bort frukt på olika platser och orienteringar. Robotisk gallring av grönfrukt kan potentiellt vara lika selektiv som manuell gallring, föreslog forskarna.
Hussain och He ser redan till nästa steg i forskningen och arbetet är komplext. Hussain arbetar nu med maskinseendekomponenten i det övergripande robotsystemet, “försöker designa det från grunden, så att säga”, sa han. Utmaningen är betydande, medgav han, eftersom för att ett sådant visionsystem ska fungera finns det flera komponenter att ta hänsyn till.
“Först och främst måste den upptäcka grön frukt, och jag har implementerat en djupinlärningsalgoritm i systemet för att göra det möjligt för den att inte bara upptäcka den gröna frukten i en trädmiljö, utan också generera sina pixelmasker,” sa Hussain . “Och sedan, utöver att upptäcka frukten, infogar jag också en algoritm som gör att den kan detektera fruktens orientering. För när du försöker ta bort grön frukt är det viktigt att veta deras orienteringar för att korrekt orientera en sluteffektor för borttagning av frukt.”
Ny skärmekanism utformad för ett automatiserat robotsystem för beskärning av äppelträd
Tillhandahålls av Pennsylvania State University
Citat:Agricultural engineers design early steps for robotic, green-fruit thinning (2022, 19 juli)hämtad 19 juli 2022från https://techxplore.com/news/2022-07-agricultural-early-robotic-green-fruit-thinning.html
Detta dokument är föremål för upphovsrätt. Bortsett från all rättvis handel i syfte att privata studier eller forskning, får ingen del reproduceras utan skriftligt tillstånd. Innehållet tillhandahålls endast i informationssyfte.
Håll kontakten med oss på sociala medieplattformar för omedelbar uppdatering klicka här för att gå med i vår Twitter och Facebook
