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剑桥大学训练蔬菜采摘机器人识别成熟莴苣并进行收割

剑桥大学训练蔬菜采摘机器人识别成熟莴苣并进行收割

Vegebot是一种蔬菜采摘机器人,它使用机器学习来识别和收获具有挑战性的农作物。

剑桥大学的团队训练Vegebot在实验室中识别和收获卷心莴苣。现在已经与当地的水果和蔬菜合作社G’s Growers合作,在各种田间条件下成功进行了测试。

虽然原型远远不如人类工人那么高效,但它证明了机器人技术在农业中的使用可能会得到扩展,即使像卷心莴苣这样特别难以用机械收获的作物也是如此。

马铃薯和小麦等作物已经大规模机械收获了数十年,但迄今为止许多其他作物仍然阻碍自动化推广。卷心莴苣就是这样一种作物。虽然它是英国种植的最常见的生菜类型,但它容易受损并且相对平坦地生长,这对机器人收割是一种挑战。

“每个领域都不同,每个生菜都不同,”剑桥工程系的共同作者Simon Birrell说。“但如果我们能够让机器人收割莴苣,我们也可以让它应用到许多其他农作物。”

“对于一个人来说,整个过程需要几秒钟,但对于一个机器人来说这是一个非常具有挑战性的问题。”Josie Hughes表示。

Vegebot首先识别其视野内的目标作物,然后确定特定的莴苣是否健康并且准备好收获。最后,它将莴苣从工厂的其余部分切下来,而不是将其碾碎。

对于一个人来说,整个过程需要几秒钟,但对机器人来说这是一个非常具有挑战性的问题。

Vegebot挑选莴苣

Vegebot有两个主要部分:计算机视觉系统和切割系统。Vegebot上的顶置摄像头拍摄了生菜田的图像,并首先识别图像中的所有生菜。然后对于每个生菜,机器人分类是否应该收获。莴苣可能会被拒绝,因为它尚未成熟,或者它可能有一种疾病可能会在收获期间蔓延到其他生菜。

剑桥大学训练蔬菜采摘机器人识别成熟莴苣并进行收割

研究人员用莴苣的示例图像上训练了机器学习算法。一旦Vegebot能够在实验室中识别出健康的生菜,该团队就会在各种天气条件下,用数千个真正的生菜对其进行现场训练。

Vegebot上的第二台摄像机位于切割刀片附近,有助于确保顺利切割。研究人员还能够调整机器人抓握臂的压力,使其能够牢牢抓住莴苣,使其不会掉落,但不能压碎它。可以调整其他作物的抓地力。

“我们希望开发一些不特定于卷心莴苣的方法,这样它们就可以用于其他类型的地上作物,”负责研究的团队的Iida说。

应用前景

未来,机器人收割机可以帮助解决农业劳动力短缺问题。它们还可以帮助减少食物浪费。目前,每个田地通常仅收割一次,任何未成熟的蔬菜或水果都被丢弃。

然而,机器人收割机可以训练只采摘成熟的蔬菜,并且由于它可以全天候收获,它可以在同一块土地上进行多次通过,在以后返回以收获在之前未成熟的蔬菜。

团队表示,“我们还收集了大量关于莴苣的数据,这些数据可用于提高效率,例如哪些田地产量最高,我们仍然需要加快我们的Vegebot速度,直到它可以与人类竞争,但我们认为机器人在农业技术方面有很大的潜力。”

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