研究人员设计了可以采摘隐藏草莓的机器人

华盛顿州立大学研究人员设计的一种独特的风扇系统正在帮助克服户外地里隐藏浆果的挑战。

　　

铂尔曼,洗。草莓很脆弱，很难收获，很容易碰伤，而且经常被树叶覆盖。

这让试图设计机器人收割机的科学家们感到头疼。现在，一个由华盛顿州立大学领导的团队设计了一个结合了人工智能视觉系统、柔软的硅胶“手指”和一个风扇的机器人，风扇可以轻轻移动挡道的叶子，以获取隐藏的水果。

在实验室和室外田间进行的实验表明，收割机平均有80%的时间能正确检测到草莓，93%的时间能分辨出浆果是否被隐藏。

机器人收割机的设计、开发和测试标志着开放领域机器人收割机在商业上更具可行性。这是7月份发表在《农业计算机与电子》杂志上的一篇论文的主题。

第一作者是Zixuan He，他完成了这项工作，并在WSU生物系统工程系获得博士学位，之后在丹麦奥胡斯大学担任博士后研究员。合著者包括前华盛顿州立大学农业自动化工程教授Manoj Karkee，他最近在康奈尔大学（Cornell University）任职，并在疯牛病研究所担任兼职教员；以及华盛顿州立大学普洛塞精密与自动化农业系统中心前主任、名誉教授张勤。

预计未来十年，200亿美元的草莓市场将以每年6%的速度增长，但劳动力短缺困扰着这个行业，推高了成本，并可能限制收成。

多年来，大学和私人研究人员一直在研究机器人收割技术，但迄今为止，使其商业化的努力还不够。其中一个问题是：草莓上的许多浆果都藏在叶子下面，这使得机器人系统很难识别和采摘果实。

Karkee说：“像这样的新方法对于提高水果的可及性和采摘效率至关重要，从而增强了收获机器人的实际适用性。”

之前关于机器人收割的大部分工作都集中在温室种植的浆果或“桌面”系统上，在这种系统中，浆果下垂在植物下方，使遮挡问题减少，并允许更简单的机器人收割器成功采摘水果。

华盛顿州立大学的研究小组开发了一种更复杂的收割机，针对现场的条件。这款机器人是一辆带有计算机系统平台的四轮手推车，它可以在草莓排上方滚动，它使用一种视觉系统，应用人工智能方法来定位水果

何子轩说：“我们有一台3d相机，可以拍摄两幅图像——一幅是彩色图像，另一幅显示深度。”“然后，我们使用机器学习模型根据与深度信息匹配的水果特征信息找到草莓，然后我们知道它的位置。”

收割机计算机械臂和抓取器应该如何接近和采摘水果。一个关键的特点是它的风扇系统，它吹出稳定的气流通过位于柔软的硅胶夹持器附近的管道。

气流移动叶子，让抓手够到草莓。风机系统大大提高了系统的拣选效率。在没有风扇的测试中，收割机采摘了58%的成熟果实；使用风扇将采摘率提高到74%。

提高该系统的效率和效力对于使其在实地发挥作用是很重要的。特别是，速度需要提高——使用风扇系统，收割机平均需要20秒来识别和采摘一颗浆果。

何子轩说，这个风扇系统可以用于开发其他作物的机器人收割机，这些作物的遮挡是一个挑战，比如葡萄。他说，在可预见的未来，机器人收割机不太可能完全取代人类工人——草莓种植者更有可能使用机器人系统来补充人类劳动力。

他说：“现在，它不会完全取代体力劳动，但当你在这个领域没有足够的人手时，它可能是一种非常有希望的补充。”