Исследователи из Сельскохозяйственного университета Циндао в Китае разработали и испытали автономного робота, который анализирует состояние рассады томатов. Аппарат самостоятельно перемещается по тепличным рядам и с помощью мультиспектральной камеры бесконтактно определяет содержание хлорофилла, азота и влаги в листьях.
Разработка актуальна для Китая, где ежегодно выращивают свыше 60 млн тонн томатов. Состояние рассады на раннем этапе определяет будущий урожай, а робот позволяет выявить нехватку питательных веществ или водный стресс ещё до появления видимых признаков.
Компактное четырёхколёсное шасси оснащено лазерным сканером для навигации и камерой для анализа. Ключевая особенность системы – объединение навигации и сбора данных в единый рабочий процесс. Робот сначала точно позиционирует камеру над листом, проверяет, что в кадре нет теней или посторонних объектов, и только после этого делает снимок.
Во время испытаний инженеры решили важную техническую задачу. Лазерный сканер робота принимал стойки собственного корпуса за внешние препятствия, что мешало навигации. Проблему устранили с помощью программного фильтра, который отсекает отражения от близко расположенных объектов. В результате аппарат научился уверенно двигаться по узким проходам с точностью позиционирования около 2,8 см.
Для обучения системы использовали 200 образцов листьев из промышленной теплицы. Каждый спектральный снимок сопоставили с показаниями эталонного измерительного прибора. Модель на основе алгоритма XGBoost научилась преобразовывать данные о световом спектре в конкретные физиологические показатели. Предварительная обработка данных и отбор 12 наиболее информативных из 27 световых диапазонов позволили значительно повысить точность прогнозов.
Испытания в реальных условиях подтвердили эффективность системы. Показания робота почти не отличались от измерений, сделанных ручным профессиональным анализатором. Авторы отмечают, что модель пока откалибрована для одного сорта томатов и определённых погодных условий. Тем не менее технология открывает путь к созданию парка роботов, способных непрерывно следить за здоровьем растений и выявлять стресс на самой ранней стадии.