โครงการออกแบบหุ่นยนต์ลูกพีชด้วยตนเอง

อุตสาหกรรมลูกพีชเป็นธุรกิจขนาดใหญ่ในรัฐจอร์เจีย โดยผลิตลูกพีชมากกว่า 130 ล้านปอนด์ในแต่ละปี โดยมีมูลค่าประตูฟาร์มมากกว่า 71 ล้านดอลลาร์

อย่างไรก็ตาม การเพาะปลูกของพวกมันทั้งซับซ้อนและเป็นกระบวนการที่ต้องใช้มือมาก ในโครงการที่ออกแบบมาเพื่อแก้ปัญหานี้ สถาบันวิจัยเทคโนโลยีจอร์เจีย (GTRI) ได้พัฒนาหุ่นยนต์อัจฉริยะที่ออกแบบมาเพื่อจัดการกับงานของมนุษย์ในการทำให้บางและตัดแต่งกิ่งต้นพีช ซึ่งอาจส่งผลให้ประหยัดต้นทุนได้อย่างมากสำหรับฟาร์มลูกพีชในจอร์เจีย

หุ่นยนต์ใช้ระบบตรวจจับ LIDAR และ GPS ที่มีความเชี่ยวชาญสูง เทคโนโลยี เพื่อสำรวจสวนพีชด้วยตนเองและหลีกเลี่ยงอุปสรรค ระบบ LIDAR กำหนดระยะทางโดยการกำหนดเป้าหมายวัตถุด้วยเลเซอร์และวัดระยะเวลาที่ใช้ในการสะท้อนกลับ ในขณะที่เทคโนโลยี GPS จะวัดตำแหน่งที่เฉพาะเจาะจงเพียงเศษเสี้ยวนิ้ว

เมื่ออยู่ที่ต้นพีช หุ่นยนต์ใช้กล้อง 3D แบบฝังเพื่อกำหนดว่าลูกพีชตัวไหนที่ต้องถอดออก และคว้าลูกพีชโดยใช้อุปกรณ์คล้ายกรงเล็บที่เรียกว่าเอ็นด์เอฟเฟกเตอร์ซึ่งเชื่อมต่อกับปลายแขนของมัน

“คนส่วนใหญ่คุ้นเคยกับการเก็บเกี่ยวผลไม้และเก็บมันที่ตลาด” Ai-Ping Hu วิศวกรวิจัยอาวุโสของ GTRI ซึ่งเป็นผู้นำโครงการออกแบบหุ่นยนต์กล่าว “แต่ยังมีอีกหลายอย่างที่ต้องทำก่อนถึงจุดนั้นในวงจรการเพาะปลูก”

หุ่นยนต์กล่าวถึงองค์ประกอบหลักสองประการของวงจรการเพาะปลูกลูกพีช: การตัดแต่งกิ่งต้นไม้และการทำให้ผอมบางของต้นไม้

การตัดแต่งกิ่งหมายถึงการเลือกเอากิ่งก้านออกก่อนฤดูปลูกในฤดูใบไม้ผลิ ซึ่งมักเกิดขึ้นตั้งแต่กลางเดือนพฤษภาคมถึงต้นเดือนสิงหาคม และมีวัตถุประสงค์หลายประการ รวมถึงการเปิดเผยพื้นที่ผิวภายในของไม้ผลให้ได้รับแสงแดดมากขึ้น และขจัดการเจริญเติบโตที่ไม่ต้องการในวัยชราออกไป เติบโตใหม่ให้เจริญก้าวหน้า การทำให้ผอมบางในขณะเดียวกันก็คือเมื่อลูกพีชขนาดเล็กหรือลูกพีชที่ยังไม่พัฒนาหรือที่รู้จักกันในชื่อลูกพีชถูกนำออกจากต้นพีชเพื่อให้ลูกพีชที่ใหญ่กว่าและดีกว่าที่จะเติบโต Hu อธิบาย

ไม่มีหุ่นยนต์ในตลาดที่สามารถแทนที่มนุษย์ได้อย่างเต็มที่ในอุตสาหกรรมการเพาะปลูกลูกพีช เนื่องจากสภาพแวดล้อมที่ไม่มีโครงสร้างของสวนลูกพีช ซึ่งรวมถึงสภาพอากาศที่คาดเดาไม่ได้ ภูมิประเทศที่ไม่เท่ากัน และรูปร่างและขนาดที่แตกต่างกันของต้นไม้

ความพยายามในปัจจุบันในการทำให้การเก็บเกี่ยวลูกพีชและพืชผลพิเศษอื่นๆ เป็นแบบอัตโนมัติ จนถึงขณะนี้ยังไม่ประสบความสำเร็จเท่ากับความก้าวหน้าในพืชอัตโนมัติสำหรับสินค้าโภคภัณฑ์ ซึ่งเครื่องจักรสามารถรวบรวมผลผลิตได้ครั้งละหลายร้อยเอเคอร์ พืชผลโภคภัณฑ์ ได้แก่ ข้าวโพด ข้าวสาลี และถั่วเหลือง

“พืชชนิดพิเศษยังคงพึ่งพาแรงงานคนอยู่มาก” หูกล่าว “เพราะทุกอย่างมีความเฉพาะตัวและมีเอกลักษณ์เฉพาะตัว จึงเป็นเรื่องยากที่จะทำให้อัตโนมัติ”

เพื่อแก้ไขปัญหาเฉพาะเหล่านี้ GTRI กำลังสำรวจวิธีการรวมปัญญาประดิษฐ์และวิธีการฝึกอบรมการเรียนรู้เชิงลึกเพื่อปรับปรุงความสามารถในการจำแนกรูปภาพของหุ่นยนต์และประสิทธิภาพโดยรวม

GTRI ยังได้ร่วมมือกับ Dario Chavez รองศาสตราจารย์ในภาควิชาพืชสวนที่วิทยาเขต University of Georgia Griffin ใน Griffin, Ga. เพื่อสำรวจระบบอัตโนมัติอัจฉริยะของการเลี้ยงลูกพีชต่อไป

Gary McMurray วิศวกรวิจัยหลักของ GTRI และหัวหน้าแผนกของแผนก Intelligent Sustainable Technologies ของ GTRI กล่าวว่าหุ่นยนต์ตัวใหม่นี้จะช่วยพลิกโฉมกระบวนการเพาะปลูกผลไม้สำหรับฟาร์มหลายแห่งที่ต้องดิ้นรนเพื่อปลูกต้นไม้ที่แข็งแรงพอที่จะทนต่อสภาพแวดล้อมที่คาดเดาไม่ได้