Роботы с компьютерным зрением опыляют клубнику без пчел

Инженеры Технологического института Джорджии создали робота, способного опылять растения в теплицах без участия человека. Устройство фотографирует бутоны со всех сторон и вычисляет, с какой стороны к ним подступиться. Данную информацию сообщает портал Новости мира инноваций.

В вертикальных фермах, где растения растут круглый год без почвы и пестицидов, опыление — серьёзная проблема. Пчёлы и птицы туда не залетают, поэтому фермерам приходится обрабатывать каждый цветок вручную кисточками или электрическими зубными щётками. Это медленный и трудоёмкий процесс, от которого напрямую зависит урожай.

Главный научный сотрудник GTRI Ай-Пин Ху вместе с коллегой Шреясом Коусиком и студентами-стажёрами разработали прототип, который находит нужные цветы и определяет их «позу» — положение в пространстве, поворот, изгиб и форму. Ошибка в десять градусов может привести к промаху. «Подходить нужно строго спереди, где находятся все важные биологические структуры, и важно точно знать, где у цветка стебель, чтобы захватить его и аккуратно встряхнуть», — объясняет Ху.

Студент Харш Мурики применил компьютерное зрение: прикрепил камеру к садовому роботу FarmBot и сфотографировал клубнику с десятков ракурсов. Из снимков собрали трёхмерную модель цветка, затем преобразовали её в множество плоских картинок с информацией о глубине. Эти изображения обработала система распознавания YOLO, определяющая объекты за один проход. Другой студент, Вед Сенгупта, помог отточить алгоритмы преобразования. По его словам, в интернете много данных для обучения двухмерных нейросетей, а с 3D-объектами всё сложнее. Их метод позволяет использовать проверенные инструменты для новой задачи и может пригодиться не только в сельском хозяйстве. Результаты работы приняли на престижную конференцию по робототехнике.

Прототип опылителя не просто трясёт цветы. Он оснащён функцией микроскопического осмотра, оценивает успешность опыления и вероятность появления плодов. Разработчики называют его первым устройством, дающим наглядную обратную связь о качестве работы.

Пока это лабораторный прототип, и говорить о его стоимости для фермеров рано. Однако авторы рассчитывают, что промышленная версия окупится за счёт экономии на ручном труде — в больших вертикальных фермах штат опылителей обходится дорого. Метод не требует сверхдорогих комплектующих: обычная камера, доступные библиотеки компьютерного зрения и стандартные манипуляторы. Финальная цена будет зависеть от серийности и точности механики. Для обычного человека технология пока недоступна, но в долгосрочной перспективе она может снизить цену на зелень и ягоды, выращенные в городе.

Ранее опылением в теплицах занимались люди с ручными инструментами или экспериментальные установки, действовавшие вслепую. Предыдущие роботы распыляли пыльцу в воздух или использовали вибрацию без прицельного захвата стебля. Новая разработка отличается интеграцией точного распознавания «позы» и последующего контроля результата через микроскопию. Пока это скорее уточнение деталей, чем революция: технология работает в стенах института, но до выхода в поле ей ещё далеко. Тем не менее, именно такой подход впервые соединяет компьютерное зрение и биологическую обратную связь в одной системе.