Робот подава ръка в брането на пипер

За да се справи с огромния недостиг на работници, селскостопанската индустрия се обръща към машини като Sweeper, за да задоволи нуждите си от прибиране на реколтата

В съвременните оранжерии има голямо търсене за автоматизиране на труда. Наличието на квалифицирана работна сила, която приема повтарящи се задачи в сурови парникови климатични условия, намалява бързо. Получаващото се увеличение на разходите за труд и намаленият капацитет оказват голям натиск върху конкурентоспособността на оранжерийния сектор.

Производителността на роботи за автоматизирана беритба на плодове и зеленчуци остава забележително неподвижна през последните три десетилетия. Досега в световен мащаб са разработени около 50 роботизирани системи за прибиране на реколтата, от които нито една не е успешно комерсиализирана до тази дата.

Средно успехът на прибиране на реколтата на прототипите е около 66% (стойностите варират между 40% и 86%), с време на цикъл от 33 секунди на плод (стойностите варират между 1 и 227 секунди). Това представяне е далеч под това, което е търговско жизнеспособно.

Пазарът изисква машина, която е високо точна и бърза.

Въпреки това, почти перфектният успех на прибиране на реколтата и високата скорост не са непременно предпоставки за икономическа жизнеспособност и дори роботите с по-ниска производителност могат да бъдат от огромна подкрепа за производителите. Основният проблем е по-скоро разликата между необходимото и постигнато ниво на технологична готовност. По-специално, представените по-рано решения най-често нямат практическа стабилност, контрол на неуспехите и изискваната логистика след прибиране на реколтата.

Целта на финансирания от Европейския съюз изследователски проект Sweeper е да се разработи, тества и утвърди практическо решение за събиране на сладък пипер в реални условия.

До момента роботът е преминал обширни полеви тестове в търговска оранжерия с голямо разнообразие от условия (различни редове, както и различни сортове плодове/състояния на културата). Специфичните хипотези, които бяха тествани, са дали производителността на реколтата зависи от сорта сладък пипер и модификациите на реколтата. Освен това роботът е интегриран в логистиката на оранжерията (оборудвана с мобилна платформа, която автономно се движи по редовете).

В проекта участват 6 партньора от 4 различни държави (Нидерландия, Белгия, Швеция и Израел). Консорциумът се състои от фундаментални и приложни изследователски организации, системен интегратор и модерен производител на сладък пипер. В консорциума се предлага широк спектър от дисциплини, включително: градинарство, градинарско инженерство, машинно зрение, сензори, роботика, контрол, интелигентни системи, софтуерна архитектура, системна интеграция и управление на оранжерийните култури.

Роботизираната система е съставена от стандартно индустриално рамо за робот с шест степени на свобода, специално проектиран краен ефектор, висок клас основен компютър с графичен процесор, програмируеми логически контролери, сензори, друго електронно оборудване и малък контейнер за съхраняване на реколтата. Единият контролер отговаря за операциите на количката, друг - за функциите на крайния ефектор. Цялото оборудване е монтирано на количка, която може да се движи по релса и по бетонния под

Тя има ножичен повдигач, който помага на платформата с манипулатора на робота да стигне до зоната на реколтата. Както задвижването на количката, така и ножичното повдигане, системата на камерата и манипулаторът се контролират от основния компютър на системата. Цялата система се захранва от 24 V акумулаторни батерии.

Крайният ефектор е инструментът, монтиран на последната връзка на рамото на робота. Целта му е да улесни безопасното изваждане на плодовете от растението и също така да ги задържи по време на транспортирането до контейнера.

Ефекторът е снабден с индивидуално изработени LED осветителни тела. Освен това отгоре на корпуса се поставя механизъм за фиксиране на стъблото на растението с вибриращ нож, конфигуриран да изрязва плодовата дръжка.

След това устройството за хващане, което се състои от шест метални пръста, покрити с мека пластмаса, поема плода. Пръстите са прикрепени към горната част на корпуса на камерата на крайния ефектор.

Според Полина Курцер, доцент доктор в катедрата по индустриално инженерство и управление на BGU, които са един от партньорите в проекта, използването на роботи за събиране на плодове и зеленчуци ще направи революция в икономиката на селското стопанство. "Sweeper избира методично и точно", казва тя. "Когато бъде напълно разработен, той ще даде възможност за прибиране на реколтата 24/7 драстично ще намали развалянето на зеленчуците, както и разходите за труд, и ще предпази фермерите от колебанията на пазара."

За Sweeper трябва да се проведат още изследвания, за да се увеличи скоростта и успеваемостта на беритбата. След последните резултати от тестовете, изследователите зад проекта очакват роботът да бъде търговски достъпен през следващите няколко години.