Инженеры Корнеллского университета представили разработку в области сельскохозяйственной автоматизации – мягкий роботизированный захват, способный определять степень зрелости плодов с помощью тактильных ощущений. Система оснащена растягивающимися оптоволоконными датчиками, встроенными в гибкие манипуляторы. Это позволяет устройству не только оценивать твердость ягод, но и аккуратно отделять их от стебля вращательным движением, избегая механических повреждений.
В основе технологии лежат оптоволоконные тензодатчики, которые по своим механическим свойствам соответствуют мягким материалам самого захвата. В отличие от жестких сенсоров, такие датчики не ограничивают гибкость системы. Они фиксируют деформацию и изменения кривизны манипуляторов, а также измеряют давление на кончиках «пальцев». Сочетание этих данных позволяет роботу точно определять форму и плотность объекта, что служит ключевым индикатором готовности урожая к сбору.
В ходе испытаний в качестве модели использовалась садовая земляника. Хотя спелость этой культуры обычно определяют по цвету, инженеры сосредоточились на тактильном восприятии. Это делает систему эффективной в условиях ограниченной видимости, например, когда плоды скрыты листвой. Исследователям удалось откалибровать датчики таким образом, чтобы показатели плотности соответствовали визуальным стадиям созревания плода.
Традиционные автоматизированные системы сбора часто повреждают нежные плоды, так как используют принцип отрыва или вытягивания. Новый захват оснащен планетарным механизмом в узле «запястья», который имитирует движения человека при ручном сборе. Вращательное движение минимизирует нагрузку на ягоду, сохраняя ее товарный вид и продлевая срок хранения.
Помимо тактильных датчиков, в ладонную часть устройства встроена камера. Комбинированный подход, объединяющий машинное зрение и сенсорику, позволяет роботу находить плоды в густой растительности и точно позиционировать манипулятор. По мнению разработчиков, технология будет востребована при сборе культур, чью спелость трудно определить визуально, – например, авокадо или ананасов.
Автоматизация подобных процессов направлена на решение проблемы дефицита сезонной рабочей силы и снижение операционных издержек агропромышленных предприятий. В долгосрочной перспективе использование компактных и деликатных роботов может изменить структуру сельского хозяйства. Переход от эксплуатации массивных машин к применению парка малых роботов позволит фермерам отказаться от монокультур в пользу смешанных посадок. Это повысит устойчивость экосистем к вредителям и засухе, сохраняя высокую эффективность уборки урожая.