Teknoloji, yaşamın her yönünü iyileştirmek ve düzene koymak için tasarlanmıştır ve kaçınılmaz olarak çoğu insanın asla düşünemeyeceği alanları da içerir. Mesela, marul soyma. Belki de birçokları için sıradan bir konu ancak tarım sektörü için bu alandaki yeni bir gelişme ve büyük bir sorun. Cambridge Üniversitesi’nden araştırmacılar, sadece otomasyondaki ilerlemeleri göstermekle kalmayıp, artan gıda ve iş gücü taleplerini ele alan ilk robotik marul yaprağı soyma sistemini geliştirdiler.

Cambridge üniversitesinde doktora öğrencisi olan Luca Scimeca, “Gıda için artan talep, iklim koşullarının değişmesi ve manuel insan emeğinin mevcudiyetinin azalması nedeniyle tarım için otomatik robotik çözümler geliştirmeye artan bir ihtiyaç var” dedi. “Bizim marul ve sap algılama algoritmamız, dağınıklık, değişen aydınlatma koşulları ve kamera mesafesinin yanı sıra boyut, şekil ve yönelimdeki değişikliklere karşı dayanıklı bir robot geliştirmemize yardımcı oldu.”

Geliştirilen makine, emme / vakum sistemi, tam yaprak çıkarma ile – soyulma işlemini – yüzde 50 oranında gerçekleştirme kapasitesine sahip. Bir marul için işlemin tamamlanması ortalama 27 saniye sürmektedir. .

Marul gibi mahsulleri ayırmak ve hasattan sonra dış yapraklarını çıkarmak, halihazırda çiftlik çalışanları tarafından gerçekleştirilen bir görevdir. Tarım işçileri için bu çok kolay bir iştir, ancak robotlar için zorlu bir vizyon ve manipülasyon görevidir.

Fakat şimdi, marul yapraklarının otomatik olarak uzaklaştırılması, Mekatronik’teki Öğretim Görevlisi Dr. Fumiya Iida tarafından yönetilen araştırma ekibinin bu yumuşak, kırılgan ürünü ele alma zorluklarına değindikten sonra gerçekliğe bir adım daha yaklaştı. Bir robot kolunun ucuna monte edilen ve bir emme sistemi ile test edilen 3 boyutlu baskılı dairesel nozüllerin oluşturulması tek vakumlu emme noktası olarak görev yapmaktadır. Sistem, bir yaprak almak ve ürüne zarar vermeden bir yırtılma eylemi kullanarak marulun ana gövdesinden çıkarmak için tasarlanmıştır.

Robotun Çalışma Şekli

Yaprak yırtılmasının doğruluğu için çok önemli olan, marulun konumlandırılması ve konumlandırılması için bilgisayar vizyonunun kullanılmasıdır. Bunu, ilk olarak marul sapını, doğrudan üstte ve öngörülen görüş alanında yerleştirilmiş bir 2-D web kamerası yardımıyla tespit eder. Sapın bulunamaması durumunda, marulun yatay bir kuvvet uygulayarak ve marulun robot koluna bağlı yumuşak bir ped ile yuvarlanması üzerine bir harekete geçilir. Marulun daha iyi konumlandırılması daha sonra üstteki yaprak ile ve minimum hasar riski ile elde edilebilir.

Marul ve gövde saptama algoritması, 70 cm ve 100 cm arasındaki yüksekliklerde web kamerasıyla çekilen 180 resim tek tek üzerinde test edilmiştir. Farklı pozisyonlarda toplam 10 farklı iceberg marulları kullanılmış ve çeşitli ışık yönleri ve yoğunluğu ile, bazıları dağınıklığı temsil edecek şekilde düzenlenmiş arka plan nesnelerinin yanında konumlanmıştır. Ek olarak, ürünü üç gün boyunca sakladıktan sonra 30 kare alınmış ​​ve bu da gövde renginde değişikliklere neden olmuştur.

Marul algılama algoritması, marulun merkezini yüzde 100 doğrulukla doğru bir şekilde saptamayı başarıyor ve sap saptama algoritması, yüzde 81.01’lik bir algılama doğruluğu sağlayor. Bu bulgular sonucunda, araştırma ekibi optimum marul yaprağı çıkarma noktasını tespit edebiliyor.

Karnabaharda da kullanılacak

Biologically Inspired Robotik Laboratuvarı (BIRL) ‘dan Luca Scimeca göre, robotun, daha az kırılgan olan ve yönünü analiz eden bilgisayar görüşüne gelince daha az zorlayıcı olan karnabahar gibi diğer birçok ürüne uygulanabileceğini düşünüyor.

“Marul yaprağı soyma, mühendislik açısından ilginç bir robotik problemdir, çünkü yapraklar yumuşaktır, kolayca yırtıp marulun şekli asla verilmez” dedi. “Bizim marul soyma robotumuzun kalbinde yer alan geliştirdiğimiz bilgisayar vizyonu, ürünün işlenmesi için benzer bilgilerin gerekli olduğu karnabahar gibi diğer birçok ürüne uygulanabilir.

“Bununla birlikte, üç aşamayı birleştirmek için daha fazla çalışmaya ihtiyaç var: görme tespiti, yuvarlanma sistemi ve yaprak kopması / sökülmesi…

Abstract:
Robotic technologies are being increasingly applied to agriculture, in particular to harvesting. Some types of produce such as iceberg lettuce require additional processing after harvesting in order to satisfy the needs of the end-user or customer. Lettuce must have its outer leaves removed, a task that is currently performed manually. The leaf removal task represents a challenging vision and manipulation problem: the lettuce is in a random pose on a flat surface, from which the outermost leaves must be removed quickly and without causing damage. This letter presents a novel vision pipeline and suction removal system that enables robotic lettuce leaf removal. A suction nozzle and control procedure are used for the removal itself, relying on the orientation estimation and stem detection provided by the vision pipeline. To the best of the author’s knowledge, this is the first robotic lettuce leaf peeling system.

Çeviri ve Derleme: Popüler Tarım

Kaynaklar:

• https://www.engadget.com/2018/09/26/robots-are-learning-to-carefully-peel-lettuce-leaves/
• https://techxplore.com/news/2018-09-robotic-lettuce-leaf-kind.html

More information: Josie Hughes et al. Achieving Robotically Peeled Lettuce, IEEE Robotics and Automation Letters (2018). DOI: 10.1109/LRA.2018.2855043