Projeto de design de robô de pêssego com navegação autônoma
A indústria do pêssego é um grande negócio no estado da Geórgia, com mais de 130 milhões de libras de pêssegos produzidos a cada ano com um valor de porteira de fazenda de mais de US $ 71 milhões.
No entanto, seu cultivo é complexo e um processo intensivo manualmente. Em um projeto projetado para resolver esse problema, o Georgia Tech Research Institute (GTRI) desenvolveu um robô inteligente projetado para lidar com as tarefas humanas de desbaste e poda de pessegueiros, o que poderia resultar em economia de custos significativa para fazendas de pessegueiro na Geórgia.
O robô usa um sistema de detecção LIDAR e GPS altamente especializado tecnologia navegar sozinho pelos pomares de pêssegos e evitar obstáculos. O sistema LIDAR determina distâncias mirando um objeto com um laser e medindo a quantidade de tempo que leva para o feixe de laser refletir de volta, enquanto a tecnologia GPS mede locais tão específicos quanto uma fração de polegada.
Uma vez em um pessegueiro, o robô usa uma câmera 3D embutida para determinar quais pêssegos precisam ser removidos e agarra os pêssegos usando um dispositivo em forma de garra, conhecido como efetor final, que é conectado à extremidade de seu braço.
“A maioria das pessoas está familiarizada com a colheita de frutas e com a colheita no mercado”, disse Ai-Ping Hu, engenheiro de pesquisa sênior da GTRI que está liderando o projeto de design do robô. “Mas na verdade há muito mais coisas que são feitas antes desse ponto no ciclo de cultivo.”
O robô aborda dois componentes principais do ciclo de cultivo do pêssego: poda e desbaste de árvores.
A poda se refere à remoção seletiva de galhos antes da estação de crescimento da primavera, que normalmente ocorre de meados de maio ao início de agosto, e serve a muitos propósitos - incluindo a exposição de mais áreas da superfície interna das árvores frutíferas à luz solar e a remoção de crescimento antigo indesejado para permitir novo crescimento para melhor prosperar. Enquanto isso, o desbaste é quando pêssegos pequenos ou não desenvolvidos, conhecidos como pêssegos, são removidos dos pessegueiros para permitir que pêssegos maiores e melhores cresçam, explicou Hu.
Não há robôs no mercado que tenham sido capazes de substituir totalmente os humanos na indústria de cultivo de pêssego devido aos ambientes não estruturados dos pomares de pessegueiro, que incluem clima imprevisível, terreno irregular e diferentes formas e tamanhos de árvores.
Os esforços atuais para automatizar a colheita de pêssegos e outras culturas especiais até agora não foram tão bem-sucedidos quanto os avanços na automação de safras de commodities, em que as máquinas podem coletar centenas de hectares da mercadoria por vez. As safras de commodities incluem itens como milho, trigo e soja.
“As culturas especiais ainda dependem muito do trabalho manual”, disse Hu, “porque tudo é tão individualizado e único, que é realmente difícil automatizar”.
Para resolver esses problemas exclusivos, a GTRI está explorando maneiras de incorporar inteligência artificial e métodos de treinamento de aprendizado profundo para melhorar as habilidades de classificação de imagem e desempenho geral do robô.
A GTRI também fez parceria com Dario Chavez, professor associado do Departamento de Horticultura da University of Georgia Griffin Campus em Griffin, Geórgia, para explorar ainda mais a automação inteligente do cultivo de pêssegos.
Gary McMurray, engenheiro de pesquisa principal da GTRI e chefe de divisão da Divisão de Tecnologias Sustentáveis Inteligentes da GTRI, disse que o novo robô deve transformar o processo de cultivo de frutas em muitas fazendas que têm lutado para cultivar árvores fortes o suficiente para resistir a condições ambientais imprevisíveis.