Ενα ρομπότ που κλαδεύει και αραιώνει ροδάκινα

Στο προηγούμενο σημείωμα αναφέρθηκα σε ένα αυτόνομο τρακτέρ που παρουσίασε η JD. Αυτόνομα μηχανήματα για μεγάλες καλλιέργειες, όπως βαμβάκι, σιτάρι καλαμπόκι, είναι σχετικά εύκολο να λειτουργήσουν, καθώς χρειαζόμαστε να ελέγξουμε κυρίως κινήσεις μηχανημάτων σε επιφάνειες που ελέγχονται με GPS με ακρίβεια εκατοστού. Φυσικά υπάρχουν δυσκολίες στην αντιμετώπιση εμποδίων κ.λπ. αλλά με την τεχνητή νοημοσύνη επιλύονται συνεχώς πολυπλοκότερα προβλήματα. Βέβαια όταν πάμε σε πολυπλοκότερα μηχανήματα από τα μηχανήματα κατεργασίας του εδάφους, τότε οι ρυθμίσεις είναι πολυπλοκότερες. Σήμερα υπάρχουν συστήματα που ελέγχουν τη ροή και τοποθέτηση του σπόρου σε μια σπαρτική ή για τη θέση του ιστού ενός ψεκαστικού, ακόμη και τη διαφοροποίηση της παροχής των ακροφυσίων ή οι αυτόματες ρυθμίσεις μιας θεριζοαλωνιστικής με έλεγχο των απωλειών κ.λπ. Όταν όμως πάμε σε καλλιέργειες λαχανικών ή δέντρων για παραγωγή νωπών προϊόντων για την αγορά ή τη μεταποίηση τότε οι εργασίες γίνονται πολύπλοκες και τουλάχιστον για την ώρα φαίνεται ότι πρέπει να γίνουν από ανθρώπινα χέρια. Μια τέτοια διαδικασία είναι το κλάδεμα και το αραίωμα των καρπών δέντρων όπως τα ροδάκινα. Ένα ρομποτικό μηχάνημα που μπορεί να κλαδέψει και να αραιώνει ροδάκινα αναπτύχθηκε στην πολιτεία Τζώρτζια, ΗΠΑ.

Η πολιτεία αυτή είναι τρίτη σε παραγωγή ροδάκινων, μετά από την Καλιφόρνια και τη Νότια Καρολίνα. Περίπου 60.000 τόνοι παράγονται κάθε χρόνο που απαιτούν σημαντικό αριθμό εργατικών χεριών. Οι δουλειές που απαιτούν πολλή εργασία είναι το κλάδεμα το αραίωμα και η συγκομιδή.
Για να λύσει αυτό το πρόβλημα, το Georgia Tech Research Institute (GTRI) ανέπτυξε ένα έξυπνο ρομπότ που έχει σχεδιαστεί για να χειρίζεται τις εργασίες του αραιώματος και του κλαδέματος ροδακινιάς, το οποίο θα οδηγήσει σε σημαντική εξοικονόμηση εργασίας και κόστους για τους καλλιεργητές.
Όπως φαίνεται στην εικόνα, το σύστημα αποτελείται από ένα μικρό αυτόνομο τρακτέρ. Το ρομπότ έχει ένα GPS (σύστημα παγκόσμιου εντοπισμού θέσης) υψηλής ακρίβειας (εκατοστών). Χάρη στο GPS αυτό, το ρομπότ είναι σε θέση να κινείται (αυτόματη πλοήγηση) αυτόνομα μέσα σε οπωρώνες, ενώ απομακρύνεται από εμπόδια. Με τη χρήση ενός συστήματος τηλεπισκόπησης lidar (δηλαδή ραντάρ με χρήση φωτεινής δέσμης), το οποίο προσδιορίζει τις αποστάσεις και θέσεις στοχεύοντας ένα αντικείμενο με ακτίνες λέιζερ μπορεί να τα αποφεύγει. Μόλις βρεθεί μπροστά σε μια ροδακινιά, το ρομπότ χρησιμοποιεί μια ενσωματωμένη τρισδιάστατη κάμερα (εικόνα από δύο σημεία) για να προσδιορίσει ποια κλαδιά ή ποια ροδάκινα πρέπει να αφαιρεθούν. Ουσιαστικά το ρομπότ αντιμετωπίζει συγκεκριμένα δύο βασικά στοιχεία του κύκλου καλλιέργειας ροδάκινων: το κλάδεμα δέντρων και το αραίωμα δέντρων.

Κλάδεμα της ροδακινιάς
Το κλάδεμα δέντρων αναφέρεται στην επιλεκτική αφαίρεση κλαδιών πριν από την ανοιξιάτικη καλλιεργητική περίοδο. Κάποιες αφαιρέσεις κλαδιών μπορεί να γίνουν και στη διάρκεια της βλαστικής περιόδου. Η αφαίρεση κλαδιών εξυπηρετεί πολλούς σκοπούς, συμπεριλαμβανομένης της έκθεσης περισσότερων εσωτερικών επιφανειών των οπωροφόρων δέντρων στο φως του ήλιου και της αφαίρεσης ανεπιθύμητης, μεγαλύτερης ανάπτυξης για να μπορέσει η νέα ανάπτυξη να ευδοκιμήσει καλύτερα. Πολλές φορές θέλουμε να περιορίσουμε το ύψος του δέντρου για να διευκολύνουμε τη συγκομιδή, οπότε αφαιρούμε τους βλαστούς πάνω από ορισμένο ύψος.

Το ρομπότ προσδιορίζει τη θέση των κλαδιών που πρέπει να αφαιρεθούν και τα αφαιρεί με ένα ψαλίδι.

Αραίωμα καρπών
Το αραίωμα των καρπών των δέντρων είναι επιθυμητό όταν οι καρποί είναι πολλοί και σε μικρές αποστάσεις μεταξύ τους. Η αφαίρεση μέρους των μικρών καρπών από τις ροδακινιές θα επιτρέψει την ανάπτυξη μεγαλύτερων, καλύτερης ποιότητας και εμπορεύσιμων καρπών. Διότι αν απλώς αφήσουμε όλα τα ροδάκινα να ωριμάσουν, τότε θα καταλήξουμε σε μια παραγωγή από πολύ μικρούς καρπούς μικρής εμπορικής αξίας. Επιδίωξη επομένως είναι να μείνουν σχετικά λίγα ροδάκινα, ωραία, μεγάλα και γλυκά, που μπορούν πραγματικά να διατεθούν στην αγορά σε καλές τιμές. Το ρομπότ προσδιορίζει την ακριβή θέση των καρπών και στη συνέχεια τους αφαιρεί χρησιμοποιώντας μια συσκευή που μοιάζει με νύχια, που συνδέεται στο άκρο του βραχίονά του (φωτογραφία).

Οι καλλΙέργειες υψηλής αξίας είναι δύσκολες στους αυτοματισμούς
Μέχρι στιγμής, δεν υπάρχουν ρομπότ στην αγορά που να έχουν τη δυνατότητα να αντικαταστήσουν πλήρως τους ανθρώπους στην καλλιέργεια ροδάκινων λόγω του περιβάλλοντος των οπωρώνων ροδάκινων. Υπάρχουν παράγοντες, όπως ο απρόβλεπτος καιρός, το ανώμαλο έδαφος και διαφορετικά σχήματα και μεγέθη δέντρων που δυσκολεύουν τους αυτοματισμούς.
Σε ένα περιβόλι, δύο δέντρα δεν είναι ποτέ ίδια. Σε μια ηλιόλουστη ή μια πραγματικά συννεφιασμένη μέρα η ένταση του φωτός θα επηρεάσει τον τρόπο λειτουργίας της τεχνολογίας στο ρομπότ. Δεν υπάρχει ρομπότ στον κόσμο αυτήν τη στιγμή που να μπορεί να μαζέψει ή να αραιώσει ή να κλαδέψει τα ροδάκινα όσο καλά μπορούν οι άνθρωποι. Αυτό που πετυχαίνει όμως το μηχάνημα είναι η μείωση της ανθρώπινης εργασίας. Είναι άλλο πράγμα να συμπληρώνεις τη δουλειά του ρομπότ στο κλάδεμα ή το αραίωμα και άλλο να τα κάνεις όλα μόνος σου. Γενικότερα οι ειδικές καλλιέργειες υψηλής αξίας εξακολουθούν να εξαρτώνται πολύ από τη χειρωνακτική εργασία. Για να αντιμετωπιστούν αυτά τα μοναδικά ζητήματα, διερευνώνται τρόποι ενσωμάτωσης μεθόδων τεχνητής νοημοσύνης και βαθιάς μάθησης που θα βελτιώσουν τις ικανότητες ταξινόμησης εικόνων και τη συνολική απόδοση του ρομπότ. Θεωρείται ότι το νέο ρομπότ θα μεταμορφώσει την καλλιέργεια και θα αυξήσει τα κέρδη των παραγωγών στο άμεσο μέλλον.

 

Γράφει ο Φάνης Γέμτος,
γεωπόνος,
ομότιμος καθηγητής
του Πανεπιστημίου Θεσσαλίας