Робот в лимонном саду: как в Крымском лимонарии готовят первую автоматизированную обрезку
Крымский лимонарий становится первой и основной испытательной площадкой роботизированного комплекса, который разрабатывает технологический партнёр проекта — питомник «Ключ Гремячий». На площадях лимонария уже ведутся тестовые съёмки растений и установка оборудования для первого тестирования робота. Впереди — проверка решений, которые в перспективе позволят автоматизировать обрезку, наблюдение за деревьями и другие операции в тепличном саду.
Для тепличного хозяйства это не эксперимент ради эксперимента. Лимон — культура, которая требует постоянного внимания: формирование кроны, удаление лишних побегов, контроль состояния растений. Ручной труд в закрытом грунте остаётся затратным и зависит от квалификации сотрудников. Роботизированный комплекс должен помочь справиться с этими задачами, не нарушая технологический процесс и не повреждая растения.
Как научить машину работать с живым деревом
Для человека ветвь, лист и плод выглядят совершенно по-разному. Роботу ещё предстоит уверенно различать их в густой кроне, находить нужный объект и определять его положение в пространстве. Затем необходимо решить следующую задачу: как подвести инструмент, не задев соседние побеги и плоды. Именно поэтому разработка начинается задолго до первого среза.
Тестовые съёмки в реальных условиях теплицы позволяют накопить материал, на котором система компьютерного зрения будет учиться распознавать объекты. Собранные данные используются для настройки и проверки алгоритмов. Следующий шаг — связать наблюдение с точным движением механизма. Крымский лимонарий даёт разработчикам возможность работать с настоящими лимонными деревьями и учитывать практический опыт агрономов: какую ветвь сохранить, какую проверить дополнительно и где допустимо вмешательство.
Манипулятор над кронами: портальная схема ModuFarm
В проекте ModuFarm используется портальная схема. На трёхмерной визуализации разработчика показаны направляющие над рядами деревьев и подвижный узел с поворотной платформой и манипулятором. Такая компоновка должна позволить перемещать рабочий инструмент к разным участкам кроны, сохраняя пространство между рядами для обслуживания растений.
Манипулятор — это механическая рука. В зависимости от задачи для комплекса предусматриваются камеры, режущий инструмент, устройство для удержания снятого плода или форсунка для локальной обработки. Рабочая зона, точность подхода и удобство обслуживания должны быть проверены при испытаниях. Визуализация помогает увидеть замысел конструкции, но работа механизма среди живых ветвей станет отдельным и самым важным этапом проверки проекта.
Обрезка начинается не с секатора, а с решения
Одна из ключевых задач разработки — роботизированная обрезка. Для неё недостаточно научить механизм пользоваться секатором. Сначала система должна получить представление о строении кроны и оценить отдельные побеги.
В описании программы ModuFarm предусмотрен учёт направления роста ветвей, их пересечений, диаметра, признаков заболевания и плодоношения. По результатам оценки побег может быть сохранён, назначен на повторный осмотр, передан на ручную проверку или включён в план обрезки. Затем рассчитываются место и направление подхода инструмента. Для совместного проекта особенно важна связь этих решений с агрономической практикой. Специалистам предстоит проверять, насколько рекомендации программы подходят для лимонных деревьев и какие ситуации требуют участия человека.
Какие операции планируется объединить в одном комплексе
После обрезки в проекте предусмотрена адресная обработка мест среза. Программа должна получать их координаты и размеры, рассчитывать подачу принятого в технологии состава и учитывать выполненные операции. Другое направление — сбор урожая. Предлагаемый разработчиком сценарий включает распознавание плода, оценку доступности, подведение ловителя, срез плодоножки и проверку результата. Применимость этого решения к конкретным растениям и условиям лимонария предстоит установить на практике.
В состав ModuFarm OS также входят программы наблюдения за состоянием растений и управления микроклиматом. Разработчик предусматривает контроль температуры, влажности, освещённости и концентрации углекислого газа с управлением соответствующими системами теплицы. Состав оборудования и очерёдность внедрения будут определяться задачами совместной разработки.
Почему испытания начинаются именно в Крымском лимонарии
В партнёрстве соединяются две компетенции. Крымский лимонарий предоставляет растения, действующие теплицы и накопленный агротехнологический опыт. «Ключ Гремячий» разрабатывает инженерные решения для теплицы, средства автоматизации и роботизированные системы.
Такая совместная работа позволяет учитывать требования растений при проектировании техники, а возможности техники — при разработке тепличной инфраструктуры. Расположение рядов, пространство для движения механизма, размещение оборудования и доступ к деревьям должны согласовываться между собой. Сейчас проект проходит подготовку к первым испытаниям: в лимонарии ведутся тестовые съёмки и установка оборудования.
В ходе дальнейшей работы предстоит оценить качество распознавания, точность и повторяемость движений, безопасность для растений, затраты времени и участие оператора. Полученные результаты помогут определить, какие операции целесообразно автоматизировать первыми и как развивать комплекс дальше. Для Крымского лимонария это возможность участвовать в создании технологии, опираясь на ежедневную работу с цитрусовыми. О ходе испытаний и следующих этапах разработки мы будем рассказывать на нашем сайте.
