Progetto di design del robot pesca con navigazione autonoma
L'industria delle pesche è un grande business nello stato della Georgia, con oltre 130 milioni di libbre di pesche prodotte ogni anno con un valore alla produzione di oltre 71 milioni di dollari.
Tuttavia, la loro coltivazione è sia un processo complesso che manuale. In un progetto progettato per risolvere questo problema, il Georgia Tech Research Institute (GTRI) ha sviluppato un robot intelligente progettato per gestire le attività umane di diradamento e potatura dei peschi, che potrebbero comportare risparmi significativi sui costi per gli allevamenti di pesche in Georgia.
Il robot utilizza un sistema di rilevamento LIDAR e un GPS altamente specializzato la tecnologia per navigare da soli attraverso i frutteti di pesche ed evitare gli ostacoli. Il sistema LIDAR determina le distanze puntando un oggetto con un laser e misurando la quantità di tempo necessaria affinché il raggio laser venga riflesso, mentre la tecnologia GPS misura posizioni specifiche di una frazione di pollice.
Una volta su un pesco, il robot utilizza una telecamera 3D incorporata per determinare quali pesche devono essere rimosse e afferra le pesche utilizzando un dispositivo simile ad un artiglio, noto come effettore finale, che è collegato all'estremità del suo braccio.
"La maggior parte delle persone ha familiarità con la raccolta della frutta e la raccolta al mercato", ha affermato Ai-Ping Hu, un ingegnere di ricerca senior di GTRI che sta guidando il progetto di progettazione del robot. "Ma in realtà c'è molto di più che viene fatto prima di quel punto nel ciclo di coltivazione".
Il robot affronta due componenti chiave del ciclo di coltivazione del pesco: la potatura degli alberi e il diradamento degli alberi.
La potatura si riferisce alla rimozione selettiva dei rami prima della stagione di crescita primaverile, che in genere si verifica da metà maggio all'inizio di agosto, e serve a molti scopi, tra cui l'esposizione di più superfici interne degli alberi da frutto alla luce solare e la rimozione della vecchia crescita indesiderata per consentire nuova crescita per prosperare meglio. Il diradamento, nel frattempo, si verifica quando le pesche piccole o non sviluppate, note come pesche, vengono rimosse dai peschi per consentire la crescita di pesche più grandi e migliori, ha spiegato Hu.
Non ci sono robot sul mercato che siano stati in grado di sostituire completamente gli esseri umani nell'industria della coltivazione delle pesche a causa degli ambienti non strutturati dei pescheti, che includono condizioni meteorologiche imprevedibili, terreno irregolare e diverse forme e dimensioni degli alberi.
Gli attuali sforzi per automatizzare la raccolta delle pesche e di altre colture speciali finora non hanno avuto lo stesso successo dei progressi nell'automazione delle colture di base, dove le macchine possono raccogliere centinaia di acri del bene alla volta. Le colture di materie prime includono articoli come mais, grano e soia.
"Le colture speciali dipendono ancora molto dal lavoro manuale", ha detto Hu, "perché tutto è così individualizzato e unico, che è davvero difficile da automatizzare".
Per affrontare questi problemi unici, GTRI sta esplorando modi per incorporare l'intelligenza artificiale e metodi di formazione di deep learning per migliorare le capacità di classificazione delle immagini del robot e le prestazioni complessive.
GTRI ha anche collaborato con Dario Chavez, professore associato presso il Dipartimento di Orticoltura presso l'Università della Georgia Griffin Campus a Griffin, in Georgia, per esplorare ulteriormente l'automazione intelligente della coltivazione delle pesche.
Gary McMurray, un ingegnere di ricerca principale di GTRI e capo della divisione Intelligent Sustainable Technologies di GTRI, ha affermato che il nuovo robot è destinato a trasformare il processo di coltivazione della frutta per molte aziende agricole che hanno lottato per far crescere alberi abbastanza forti da resistere a condizioni ambientali imprevedibili.