Спецвозможности
Технологии

В Японии робота научили собирать помидоры

31.05.2018
1761
В Японии робота научили собирать помидоры фото, иллюстрация

Японцы обеспокоены проблемами снижения количества занятых в сельском хозяйстве, и резкого роста среди них пенсионеров. Одним из способов решения этой проблемы считается внедрение высоких технологий в сельском хозяйстве, особенно роботов-сборщиков, которые управляются искусственным интеллектом. Цель роботизации - перенести всю работу по сбору урожая, на которую приходится 20% всех объемов работ в сельском хозяйстве, на роботов, чтобы повысить эффективность хозяйствования. И наиболее передовые фермеры уже берутся за это.
 

 

 

Автоматизация сбора сэкономит 20% трудозатрат на ферме

 

Снижение занятых и старение рабочей силы - самая большая проблема для сельского хозяйства Японии. С 2005 до 2016 г. количество занятых в сельском хозяйстве страны уменьшилось с 3353 тыс. до 1922 тыс. человек. При этом часть лиц старше 65 лет увеличилась с 58 до 65%.

Поэтому производительность труда снижается, а количество необработанных полей растет, ослабляя самообеспечение страны продуктами. Это создает для Японии проблемы как в частном, так и в публичном секторах. Высокие технологии помогают развиваться фермам-фабрикам, автоматизировать работу на фермах и создавать более продуктивные сорта и гибриды сельхозкультур.

Одной из первых ласточек в деле такой автоматизации стала ферма, которая выращивает помидоры в трех стеклянных теплицах общей площадью 5 га. Часть этих помидоров собирают роботы, помогая повысить производительность и улучшить эффективность фермы.

Высокие технологии были внедрены в тепличном комплексе еще с момента его строительства: компьютерный контроль температуры, влажности, освещения, полива, удобрения и подачи углекислого газа. Автоматизация предусматривала также активное использование роботов.

Как говорит управляющий фермой Масатака Накамура, сельское хозяйство Японии не будет иметь перспектив, пока не решит проблему дефицита рабочей силы. И основным способом ее решения он считает роботизацию процесса уборки. Последнее занимает не менее 20% всего рабочего времени в сельском хозяйстве. «За сезон в наших теплицах тратится около 160 тыс. человеко-часов, из которых 35-36 тыс. занимают уборки. Мы хотим автоматизировать последнее с помощью роботов», - говорит М. Накамура.

Расчеты показали, что еще примерно 40% трудозатрат занимает уход за растениями и 40% - калибровка, сортировка и упаковка помидоров. Эти работы достаточно сложные, поэтому их пока трудно выполнять роботам, которые собирают помидоры.

А для уборочных работ использовать роботов сравнительно просто. Главным преимуществом роботов является возможность работать в ночное время. А людям, которые приходят на работу утром, остается упаковать помидоры, собранные роботами ночью. «Теплицы имеют ограниченную площадь, поэтому мы делаем акцент на эффективность ее использования. Рост производительности и уменьшение нагрузки на работников являются главными преимуществами», - объясняет Масатака Накамура.

При этом он считает, что применение роботов не отнимет рабочие места, а поможет создавать их. «У многих сельское хозяйство вызывает негативные ассоциации: мол, это грязно, травматично и затратно. Роботы выполняют наиболее затратную часть. По задействованию их в работе мы еще находимся на стадии исследований. Мы решаем только конкретную проблему, и если нам удастся найти идеальное решение, то, надеюсь, что технология уборки урожая роботами после того, как она будет отработана на нашей ферме, будет применяться и в других хозяйствах», - говорит Масатака Накамура.

Сейчас в Японии происходят революционные изменения производственного процесса. И внедрение робота-сборщика помидоров может стать таким изменением в сельском хозяйстве.

 

Робот не только собирает, но и определяет зрелость

Как же работает робот-сборщик помидоров? Он движется по направляющей рейке, установленной в междурядье. Робот оборудован камерой, которая имеет функцию распознавания изображений. С помощью этой камеры робот определяет, какие плоды готовы к уборке, а какие еще нет. Эта камера также помогает роботу сориентироваться, как лучше подъехать к спелому помидору и протянуть к нему свою «конечность». Выбранный томат робот пропускает в кольцо и тянет. Сжимая помидор, такая «конечность» словно собирает его рукой, после чего плод падает в специальный «карман».

Робот срывает один помидор каждые 6 секунд. Люди-сборщики тратят на каждый помидор по 2-3 секунды, но работают в теплице только по 3-4 часа. Зато робот работает по 10 часов и больше, работает ночью, поэтому скорость сбора роботом урожая фермера устраивает.

Одной из проблем для разработчиков робота-сборщика было научить его определять степень спелости помидоров. Для этого конструкторы сосредоточились на определении роботом цвета и оттенка помидора. Робота научили записывать изображение плода и сравнивать его с эталонным изображением спелого помидора, которое вводят работники фермы. Как пояснил Масатака Накамура, люди определяют степень спелости помидора каждый по-разному, однако роботы свободны от подобной субъективности и собирают помидоры с одинаковой степенью зрелости. По словам М. Накамуры, опыты показали, что при отборе спелых

помидоров работы не имеют никаких проблем, и результаты этих опытов удовлетворили ферму.

Если же фермер хочет собирать менее зрелые помидоры (например, из расчета на то, что они будут транспортироваться на большое расстояние и дозревать в дороге - ред.), то достаточно внести изменения в настройки робота, и он будет собирать также помидоры, зеленее тех, что собирал перед этим.

Робот может определять оттенок помидора и ночью, используя вспышку.

 

Общество, где люди и роботы помогают друг другу

 

Робот, который собирает помидоры, создан компанией Panasonic. Разработчик робота Райо Тошима регулярно наведывается на ферму, чтобы проверить работу устройства, усовершенствовать ее и обсудить ее с персоналом фермы.

«Мы начинали, имитируя работу, которую выполняют люди в теплице. Однако, применив вместо ножей кольца, мы создали новый способ сбора томатов - не прикасаясь непосредственно к самим плодам, в отличие от людей-сборщиков», - говорит конструктор робота.

Очень помогло в создании робота наделение его искусственным интеллектом. «Сначала робот не мог рассмотреть помидор, если последний частично закрывали листья или стебель. Изучив фотографии, на которых были изображены только части плода, робот научился распознавать помидоры, даже имея перед собой препятствия», - рассказывает Райо Тошима. В будущем, когда робот научится лучше распознавать листья и стебли, он лучше будет осуществлять выборку помидоров.

Компания Panasonic сейчас разрабатывает роботов для самых разных сфер, среди которых и здравоохранение, и работа по дому, и социальная инфраструктура. Главное кредо компании в этой сфере - «человекоцентричность роботов», то есть создание таких роботов, которые бы помогали людям и с которыми было бы безопасно работать.

Безопасность заключается в том, чтобы предотвратить столкновение роботов с людьми или нанесение роботом травмы человеку. «Не ограничиваясь сельским хозяйством, мы стремимся создавать роботов, которые помогали бы людям быть счастливыми. Мы надеемся, что технологии, воплощенные в роботе для сбора помидоров, смогут быть использованы при создании роботов для широкого спектра других отраслей», - говорит разработчик работа. При этом очень большой вклад в эффективную работу робота сделал искусственный интеллект.

 

Перевел Богдан Малиновский, b.malinovskiy@univest-media.com

По материалам сайта компании Panasonic

Интервью
Как мы уже писали, органическая продукция в целом остается достаточно узкой нишей аграрного рынка. В значительной степени - из-за риска выращивания и сбыта. Однако есть ниши, где органическая продукция уверенно находит сбыт, по крайней... Подробнее
заступник директора з наукової роботи Інституту фізіології та генетики рослин НАН України, доктор біологічних наук, професор, член-кореспондент НАН України Віктор Швартау
Как только уборка озимых полностью завершилось, сайт «Пропозиція» обратился к заместителю директора по научной работе Института физиологии и генетики растений НАН Украины, доктору биологических наук, профессору, член-корреспонденту НАН... Подробнее

1
0