Робота научили аккуратно собирать с грядки созревший салат
Британские инженеры создали робота, способного распознавать созревшие кочаны латука и аккуратно срезать их. Полевые испытания робота показали, что он способен корректно распознавать созревший салат в более чем 85 процентах случаев, рассказывают авторы статьи в Journal of Field Robotics.
На долю сельского хозяйства в мире в среднем приходится около 3-4 процентов ВВП. Компании и исследовательские организации в этой сфере активно разрабатывают автоматические системы посева и сбора урожая, которые потенциально способны значительно снизить его себестоимость, а также повысить качество. Несмотря на большой прогресс в робототехнике, многие виды растений в подавляющем большинстве случаев до сих пор собираются вручную.
Процесс сбора урожая включает в себя сразу несколько серьезных технологических задач, таких как распознавание созревших плодов и их аккуратный захват без повреждения. Помимо того, что эти задачи сложны сами по себе, для реального применения они должны выполняться с высокой скоростью и в реальных условиях.
Инженеры из Кембриджского университета под руководством Фумии Ииды (Fumiya Iida) создали робота, способного самостоятельно распознавать готовые к сбору неповрежденные кочаны салата латука, а также аккуратно собирать их. Он представляет собой манипулятор на колесной платформе шириной с одну грядку. На конце манипулятора установлен захват, нож для срезания кочана, а также камера. Кроме того, еще одна камера расположена в верхней части платформы. Поскольку перед инженерами не стояла задача создания полноценного робота, готового к массовому применению, они установили все компоненты на пассивной колесной платформе, передвигаемой оператором вручную.
После того, как робот оказывается над новыми кочанами салата, он начинает процесс распознавания и классификации кочанов. Локализация кочанов перед камерой работает на основе сверточной нейросети YOLO v3, а классификация по четырем типам (созревший, несозревший или зараженный кочан, или земля) осуществляется другой сверточной нейросетью Darknet Object Classification Network. Первая нейросеть была обучена на 1500 снимков, а вторая на 665 снимках.
Эксперименты в поле показали, что робот способен определять кочаны перед собой с точностью в 91 процент, а также корректно классифицировать их с точностью около 85 процентов, после чего аккуратно срезает и поднимает латук. При этом у робота есть достаточно серьезный недостаток — время одного цикла работы (от одного кочана к другому) составляет почти 32 секунды, что гораздо выше скорости работы сборщиков салата или автоматизированных машин, но существующие машины собирают весь урожай без учета его готовности.
В прошлом году эта же группа инженеров представила робота, способного аккуратно снимать с кочана латука пожухлые внешние листья. Для этого робот использует камеру с системой компьютерного зрения, а также вакуумную присоску, захватывающую отдельные листья.
Григорий Копиев
Он выдерживает температуру в 200 градусов Цельсия на протяжении 10 минут
Инженеры разработали термоустойчивый квадрокоптер FireDrone, он способен выдержать температуру в 200 градусов Цельсия в течение десяти минут. Это стало возможно благодаря тепловой защите на основе аэрогеля из полиимида, в которую заключены все внутренние компоненты дрона, включая электромоторы. Прототип оборудован инфракрасной камерой и термодатчиками, отслеживающими внутреннюю и внешнюю температуры. Благодаря устойчивости к высоким температурам дрон может пригодиться пожарным службам для разведки во время пожаров. Статья опубликована в журнале Advanced Intelligent Systems. Во время тушения пожаров пожарные службы отправляют на место происшествия разведывательные отряды, чтобы оценить ситуацию. Это создает риск для жизни и здоровья сотрудников спасательных служб, поэтому инженеры ищут возможность использовать для этой цели дроны, которые можно было бы отправить к источнику опасности вместо людей. С помощью беспилотников можно предварительно обследовать место происшествия и определить положение источников опасности, составить план местности и попытаться найти выживших. Однако для того, чтобы работать в непосредственной близости от источника высокой температуры, дрон должен обладать термозащитой. Инженеры под руководством Мирко Ковача (Mirko Kovač) из Имперского колледжа Лондона разработали прототип квадрокоптера FireDrone с термозащитой на основе армированного стеклотканью полиимидного аэрогеля — легкого пористого геля, который состоит в основном из воздушных полостей в полиимидной матрице с добавлением стекловолокна и силикатного аэрогеля. Благодаря этой защите дрон способен выдерживать температуру до 200 градусов Цельсия на протяжении десяти минут, при этом температура внутри корпуса не превышает 40 градусов. Помимо обычной RGB-камеры, дрон оборудован также камерой, снимающей в инфракрасном диапазоне для обнаружения источников высокой температуры, в условиях сильного задымления. Бортовая электроника один раз в секунду измеряет температуру снаружи и внутри термозащитного кожуха. Внутри дрона есть система охлаждения, которая построена на использовании эффекта понижения температуры при испарении сжиженного углекислого газа, который находится в картридже. При излишнем нагреве происходит открытие клапана и небольшие трубки распределяют газ для охлаждения внутренних компонентов. Термозащита дрона построена из плоских элементов толщиной 15 миллиметров, которые крепятся к раме из полиамида, образуя ромбокубооктаэдр. Корпус такой формы проще в изготовлении, чем корпус с изогнутыми элементами, при этом он имеет достаточный внутренний объем. Для отражения инфракрасного излучения от источников тепла снаружи дрон покрыт алюминиевой фольгой. Двигатели находятся в центральной части дрона, их вращение передается пропеллерам с помощью трансмиссии. Термозащиту разработчики испытали в тепловой камере, а также в тестовых полетах вблизи источников открытого пламени. Эти эксперименты подтвердили, что за счет тепловой изоляции с помощью аэрогеля и использования системы охлаждения удается значительно замедлить рост внутренней температуры. Кратковременно дрон способен выдержать температуру даже больше 1000 градусов, однако при этом начинают происходить структурные изменения корпуса за счет деформации аэрогеля. Для чистого полиимидного аэрогеля такая деформация наблюдается уже выше 200 градусов, но дополнительные армирующие добавки позволяют снизить этот эффект. Благодаря низкой теплопроводности дрон может использоваться также и при низких температурах. И если время работы дрона в условиях высокой температуры определяется размером резервуара с углекислым газом для системы охлаждения, то в случае полетов в условиях холода, внутренняя температура поддерживается на достаточном уровне за счет тепловыделения внутренних компонентов дрона. https://www.youtube.com/watch?v=pNp2T9Sx7xY Из множества существующих дронов, предназначенных для тушения пожаров с помощью воды или огнетушителей выделяется гексакоптер NIMBUS, разработанный специалистами из Университета Небраски-Линкольна. Вместо тушения уже разгоревшегося огня, он предназначен для создания новых контролируемых поджогов — одного из методов борьбы с пожарами. Для этого он оборудован системой сброса горящих шаров.