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农业工程师设计绿色水果自动疏果的早期步骤
2022年07月23日    阅读量:     新闻来源:中国化工网 okmart.com  |  投稿

宾夕法尼亚州立大学农业工程师首次开发了一种原型“末端执行器”,能够灵活地从树上移除多余的苹果鈥攖他朝着绿色水果自动疏密迈出了第一步。

农业和生物工程助理教授何龙表示,这一发展很重要,因为人工间伐是一项劳动密集型任务,而苹果生产中劳动力的减少使得人工间伐在经济上不可行。他在农业科学学院的研究小组进行了一项新的研究,得出了末端效应器。

据他说,苹果作物在美国是一种高价值的农业商品,年总产量近100亿英镑,价值近30亿美元。他是农业机器人研究的领导者,此前曾开发蘑菇采摘和苹果树修剪的自动化组件。绿色水果间伐鈥攖他在初夏丢弃多余小果的过程,主要是为了增加剩余果实的大小和质量鈥攊这是苹果生产最重要的方面之一。

“最终鈥攊在接下来的十年里,我们希望鈥攖他说:“他的末端执行器将与机器视觉组件和运动系统相结合,创造出一种机制,最终将能够在苹果园实现机器人绿色水果间伐。”我意识到这听起来很有未来感,但我认为这是我们前进的方向,迟早,这个末端执行器是需要的第一步。"

在设计末端执行器之前,首席研究员、农业和生物工程系博士生马格尼·侯赛因(Magni Hussain)进行了一系列水果去除动力学测试,以确定在三个不同的苹果品种上使用牵引或茎切割方法进行机器人削薄所需的力。这项工作是在宾夕法尼亚州中南部比格尔维尔的宾夕法尼亚州立大学水果研究和推广中心完成的。

在发现使用拔果法摘果导致高发生率的直端茎脱落后鈥攚它会留下一个伤口,影响集群中相邻的水果鈥擧ussain建立了一个茎切割末端执行器原型,并进行了广泛的现场测试。他测试了两种末端执行器原型配置:一种是将末端执行器放置在手持式杆上;另一种是将末端执行器与机械手集成。

研究人员最近在《美国农业和生物工程师学会杂志》上报道,所有末端效应器原型实验的绿色水果去除成功率超过90%。将末端执行器与机械手连接起来,证明了机器人绿色水果系统在不同位置和方向移除水果的潜力。研究人员建议,机器人绿色水果间伐可能与手动间伐一样具有选择性。

侯赛因和他已经在寻找下一阶段的研究和工作是复杂的。侯赛因现在正在研究整个机器人系统的机器视觉部分,“可以说,他试图从头开始设计它,”他说。他承认,挑战是巨大的,因为要让这样一个视觉系统工作,有几个部分需要考虑。

侯赛因说:“首先,它必须检测绿色水果,我在系统中实现了一种深度学习算法,使其不仅能够检测树环境中的绿色水果,而且还能生成它们的像素掩码。”。“然后,在检测水果的基础上,我还插入了一个算法,允许它检测水果的方向。因为当你试图移除绿色水果时,了解它们的方向对于正确定位末端执行器以移除水果很重要。”

标签:化工应用技术中心农业化学食品化学
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