Промышленными роботами никого не удивишь. Эти машины уже не первое десятилетие работают на конвейерах самых разных предприятий. А о применении роботов в сельском хозяйстве говорят редко.
“КЕДР Солюшенс” – компания из Барнаула, которая занимается разработкой встроенной электроники и программного обеспечения на заказ. В рамках одного из проектов команда создала робота для прикорневой подкормки растений по заказу клиента из Алтайского края. В данном материале делимся подробностями этой разработки.
Предназначение робота
Машина предназначена для внесения удобрений под корни растений – лекарственных трав и кореньев. Робот оснащен высокой гусеничной платформой, на которой расположен 3-осевой манипулятор. Его задача – двигаться над грядками и с помощью манипулятора распылять удобрение в лунки. Закончив с одной грядкой, робот поворачивает на соседнюю и продолжает, пока не обработает все поле.
Схема работы сельскохозяйственного робота для прикорневой подкормки растений. Проект “КЕДР Солюшенс”.
Особенности разработки
Навигация
Отличительной особенностью проекта является то, что для навигации робот не использует GPS. Он полагается на алгоритмы компьютерного зрения, разработанные на базе OpenCV и инструментов NVIDIA JetsonNano, а также камеру глубины.
Робот умеет отличать грядки от межрядного пространства, чтобы его гусеницы не наезжали на растения. Кроме того, для обозначения конца грядки используются таблички особой формы и цвета. Это помогает аппарату распознавать ее границы и понимать, когда он должен повернуть, чтобы начать обработку следующей грядки.
Работа манипулятора
Команда разработки выстроила геометрию манипулятора в виде программной модели. Именно по этой модели машина подводит его к лункам. Примечательно, что это происходит в режиме реального времени, то есть роботу не нужно останавливаться возле каждого растения.
Однако чтобы направить роботизированную руку в нужное место, нужно корректно распознавать лунку. Эта задача оказалась довольно сложной.
Грядки покрыты геотекстилем, в котором проделаны круглые отверстия для лунок. Этот материал почти такого же черного цвета, что и почва. Поэтому потребовалось много усилий и вручную собранных видеоматериалов, чтобы обучить нейронную сеть различать эти низкоконтрастные образы.
Росток в прорези на геотекстиле
Машину также обучили распознавать ростки и подросшие кусты, что несложно, так как эти образы сильно контрастируют с геотекстилем.
Другие особенности
Если машина натыкается на препятствие, в баке заканчивается раствор или обработка поля завершена, робот останавливается и подает световой сигнал.
Работает аппарат от бензинового генератора. Это надежнее, чем питание от аккумулятора, который в полевых условиях бывает трудно зарядить.
Все узлы робота защищены от грязи и влаги. Он может работать в любую погоду.
Проект показывает, что применение роботов в сельском хозяйстве требует от инженеров реализовать не только навигацию, но и сложное взаимодействие. В данном случае речь идет о точном распознавании лунок с подсадками и позиционировании рабочего инструмента. Но эти и другие задачи можно решить за счет индивидуальной разработки робототехнических систем, адаптированных к конкретным условиям и трудностям заказчика.
