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

“由于對食物的需求不斷增加，氣候條件變化以及人工勞動力的減少，人們越來越需要為農(nóng)業(yè)開發(fā)自動化機器人解決方案，”劍橋博士說。學(xué)生Luca Scimeca。“我們的萵苣和莖干檢測算法展示了一種機器人，它可以克服雜亂，不同的光照條件和相機距離，以及產(chǎn)品尺寸，形狀和方向的變化。”

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

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

但由于機電一體化講師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)在自動去除萵苣葉已經(jīng)向現(xiàn)實邁進(jìn)了一步。他們創(chuàng)建了一個3D打印的圓形噴嘴，安裝在機器人手臂的末端并使用抽吸系統(tǒng)進(jìn)行測試，可作為單個真空抽吸點。它設(shè)計用于抓住葉子并使用撕裂動作將其從生菜主體中取出，而不會對產(chǎn)品造成損害。

葉子撕裂的準(zhǔn)確性的關(guān)鍵是使用計算機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)攝像機檢測萵苣莖來實現(xiàn)這一點。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器人臂上的軟墊滾動萵苣來采取動作翻轉(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)險來實現(xiàn)萵苣的更好定位。

萵苣和莖檢測算法在用網(wǎng)絡(luò)相機拍攝的單個生菜的180張照片上進(jìn)行測試，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)品儲存三天后取出30幀，導(dǎo)致莖色變化。萵苣檢測算法能夠準(zhǔn)確定位萵苣的中心，準(zhǔn)確度達(dá)到100%，莖檢測算法的檢測準(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。

來自生物啟發(fā)機器人實驗室(BIRL)的Luca Scimeca致力于視覺系統(tǒng)。他說，這種機器人可以應(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，而且在計算機視覺分析其方向時也不會帶來太多挑戰(zhàn)。

“從工程角度來看，生菜葉子剝皮是一個有趣的機器人問題，因為葉子很柔軟，容易撕裂，生菜的形狀從來都不是給定的，”他說。“我們開發(fā)的計算機視覺，它是我們的生菜剝皮機器人的核心，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)一步的工作將三個階段：視覺檢測，滾動系統(tǒng)和葉片撕裂/移除整合到一個單一的端到端解決方案中。我們提出了一種使用雙臂Baxter 機器人的方法，其中姿態(tài)估計和剝皮過程結(jié)合在一起。“