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【前沿】机器人也能收割生菜!

时间:2019-07-09 来源:机器人在线

蔬菜采摘机器人Vegebot使用机器学习来识别和收获一些常见但对机器人而言具有挑战性的农业作物。


剑桥大学的一个研究小组最初在实验室里训练了vegebot识别和收获生菜。现在,它已经在与G的合作农田成功地进行了试验,G是一家当地的果蔬合作公司。


虽然这个原型远不及人类工人的速度和效率,但它证明了机器人技术在农业中的应用是如何扩大的,即使对于像生菜这种对机械收割特别具有挑战性的作物也是如此。研究人员将他们的研究结果发表在《野外机器人学杂志》上。


几十年来,土豆和小麦等作物都是机械化大规模收割的,但迄今为止,许多其他作物都抵制自动化。卷心菜就是这样一种作物。尽管冰山是英国最常见的生菜,但它很容易受损,并且相对平坦地生长,这给机械式收割机带来了挑战。


“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,这是一个真正具有挑战性的问题。”—剑桥大学报告合著者乔西·休斯


“目前,收获是莴苣生命周期中唯一人工完成的部分,这对身体要求非常高,”合著者Julia Cai说,她在Fumiya IIDA博士的实验室读本科时,曾在Vegebot的计算机视觉组件上工作。


Vegebot首先确定其视野内的“目标”作物,然后确定生菜是否健康,是否准备好收获。最后,它将剩余的生菜切下而不压碎,这样它就“准备好”去超市了。


为生菜采摘挑战设计的蔬菜机器人

Vegebot有两个主要组件:计算机视觉系统和切割系统。Vegebot上的头顶摄像头拍摄生菜田的图像,首先识别图像中的所有莴苣。然后,对于每一个生菜,机器人会对是否应该收获进行分类。生菜可能会因为尚未成熟而被拒绝。


研究人员开发并训练了一种机器学习算法,以莴苣为例。一旦Vegebot能在实验室里识别出健康的生菜,研究小组就在野外,在各种天气条件下,对数千个真正的生菜头进行了培训。


Vegebot上的第二个摄像头位于切割刀片附近,有助于确保顺利切割。研究人员还能够调整机器人握紧的手臂的压力,使它牢牢地抓住莴苣,不至于掉下来,但又不至于压扁它。握把的力量可以为其他作物进行调整。


在未来,机器人收割机可以帮助解决农业劳动力短缺的问题。它们还可以帮助减少食物浪费。目前,每一块地通常只收获一次,任何未成熟的蔬菜或水果都会被丢弃。


然而,一个机器人收割机可以被训练成只采摘成熟的蔬菜,而且由于它可以日以继夜地收割,它可以在同一块地上进行多次收割,稍后再回来收获在先前的收割过程中未成熟的蔬菜。


休斯说:“我们还收集了大量关于莴苣的数据,这些数据可以用来提高效率,比如哪些菜田的产量最高。”“我们仍然需要加快我们的Vegebot的速度,使其能够与人类竞争,但我们认为机器人在农业技术方面有很大的潜力。”


研究人员开发并训练了一种机器学习算法,以生菜为例。一旦Vegebot能在实验室里识别出健康的生菜,研究小组就在野外,在各种天气条件下,对数千个真正的生菜头进行了培训。


Vegebot上的第二个摄像头位于切割刀片附近,有助于确保顺利切割。研究人员还能够调整机器人握紧的手臂的压力,使它牢牢地抓住生菜,不至于掉下来,但又不至于压扁它。握把的力量可以为其他作物进行调整。


研究小组的负责人IIDA说:“我们希望开发出方法不只是针对生菜,这样它们就可以用于其他类型的地上作物。”


在未来,机器人收割机可以帮助解决农业劳动力短缺的问题。它们还可以帮助减少食物浪费。目前,每一块地通常只收获一次,任何未成熟的蔬菜或水果都会被丢弃。



然而,一个机器人收割机可以被训练成只采摘成熟的蔬菜,而且由于它可以日以继夜地收割,它可以在同一块地上进行多次收割,稍后再回来收获在先前的收割过程中未成熟的蔬菜。


休斯说:“我们还收集了大量关于生菜的数据,这些数据可以用来提高效率,比如哪些菜田的产量最高。”“我们仍然需要加快我们的Vegebot的速度,使其能够与人类竞争,但我们认为机器人在农业技术方面有很大的潜力。”


IIDA在剑桥的团队也是世界上第一个农业食品机器人博士培训中心(CDT)的一部分。剑桥大学的研究人员将与林肯大学和东安格利亚大学的研究人员合作,培训下一代机器人和自主系统专家,以便在农业技术领域应用。工程和物理科学研究委员会(EPSRC)已经为新的CDT奖励了660万英镑(826万美元),这将支持至少50名博士生。

关键字: 机器人 前沿科技
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