“Há uma necessidade crescente de desenvolver soluções robóticas automatizadas para a agricultura devido à crescente demanda por alimentos, mudanças nas condições climáticas e diminuição da disponibilidade de trabalho humano manual, ", disse Luca Scimeca, estudante de Cambridge." Nosso algoritmo de detecção de alface e caule demonstra um robô robusto para bagunçar, diferentes condições de iluminação, e distância da câmera, bem como variações no tamanho do produto, forma e orientação. "

O novo duto de visão de máquina e sistema de remoção de sucção / vácuo, desenvolvido no Laboratório de Inteligência de Máquina do Departamento, é capaz de realizar o processo de descascamento - com remoção total das folhas - 50 por cento das vezes, com o processo levando em média 27 segundos para ser concluído.

Classificando colheitas, como alfaces, e remover as folhas externas após a colheita é uma tarefa atualmente realizada por trabalhadores agrícolas. Para os trabalhadores agrícolas, esta é uma tarefa muito fácil, mas para robôs, é uma tarefa desafiadora de visão e manipulação e que até agora tem sido difícil para as tecnologias robóticas entenderem.

Mas agora a remoção automática de folhas de alface deu um passo mais perto da realidade, depois da equipe de pesquisa, liderado pelo Dr. Fumiya Iida, Professor de Mecatrônica, abordou os desafios de lidar com este software, produtos frágeis. A criação de um bico circular impresso em 3D, montado na extremidade de um braço robótico e testado com um sistema de sucção, atua como o único ponto de sucção a vácuo. Ele é projetado para agarrar uma folha e removê-la do corpo principal da alface usando uma ação de rasgar, sem causar danos ao produto.

Crucial para a precisão do rasgo das folhas é o uso de visão computacional para localizar e determinar o posicionamento da alface. Ele faz isso detectando primeiro o caule da alface com a ajuda de uma câmera web 2-D colocada diretamente acima e dentro do campo de visão assumido. Nos casos em que o caule não pode ser encontrado, uma ação será executada para virar a alface aplicando uma força horizontal e rolando a alface com uma almofada macia presa ao braço do robô. O melhor posicionamento da alface pode então ser alcançado com a folha externa no topo e com risco mínimo de danos.

O algoritmo de detecção de alface e caule foi testado em 180 fotos de alfaces individuais tiradas com a câmera da web em alturas entre 70 cm e 100 cm. Um total de 10 alfaces iceberg diferentes foram usadas em diferentes posições, e com direção e intensidade de luz variáveis, com alguns posicionados ao lado de objetos de fundo organizados para representar a desordem. Além disso, 30 fotos foram tiradas depois de armazenar a produção por três dias, resultando em mudanças na cor do caule. O algoritmo de detecção de alface foi capaz de localizar com precisão o centro da alface com 100 por cento de precisão e o algoritmo de detecção de caule alcançou uma precisão de detecção de 81,01 por cento. Como resultado dessas descobertas, a equipe de pesquisa foi capaz de identificar o ponto ideal de remoção de folhas de alface.

Luca Scimeca, do Laboratório de Robótica Biologicamente Inspirada (BIRL), trabalhou no sistema de visão. Ele disse que o robô pode ser aplicado a muitas outras culturas, como couve-flor, que é muito menos frágil e que apresenta menos desafios quando se trata de visão computacional, analisando sua orientação.

“O descasque das folhas de alface é um problema de robótica interessante do ponto de vista da engenharia porque as folhas são macias, rasgam facilmente e o formato da alface nunca é garantido, "disse ele." A visão computacional que desenvolvemos, que está no coração do nosso robô descascador de alface, pode ser aplicado a muitas outras culturas, como couve-flor, quando forem necessárias informações semelhantes para o pós-processamento do produto.

"Contudo, mais trabalho é necessário para integrar os três estágios:detecção de visão, sistema de rolamento e rasgo / remoção de folhas, em uma única solução ponta a ponta. Propomos uma abordagem usando um robô Baxter de dois braços, onde a estimativa de pose e o processo de descolamento são combinados. "