Шестиоруемый робот для точного опыления

Stickbug, шестирутый робот точного опыления, которым поручено автономно навигация, картирование и опыляющие цветы Bramble в теплице.Каждая рука действует как независимый жадный агент, которого рефери курирует для разрешения межагентных конфликтов.Кредит: Smith et al.

Поскольку опыление является важным шагом для роста фруктов, овощей и семян, вымирание этих видов может угрожать продовольственной безопасности во всем мире.Таким образом, некоторые инженеры пытались разработать альтернативные подходы к опылению, которые можно легко реализовать в реальных условиях.

Особенно многообещающий подход влечет за собой разработку роботов опыления, роботизированных систем, которые могут автономно рассеять пыльцу в воздухе.Несмотря на их потенциал для опыления некоторых культур, многие из этих роботов не могут опылять все виды цветов.

Чтобы преодолеть это ограничение, исследователи из Университета Западной Вирджинии работают над так называемыми роботами точного опыления, которые предназначены для использования тщательно адаптированных стратегий для передачи пыльцы в определенные виды цветов.Их последняя система точного опыления, шестиоруемый робот под названием Stickbug, была представлена в недавней статье, предварительно опубликованной на Arxiv.

«Эта работа представляет дизайн Stickbug, шестиоруемого многоагентного, точного точного опыления робота, который сочетает в себе точность систем с одним агентом с параллелизацией роя в теплицах»,-написали в своей статье Тревор Смит, Мадхав Риджал и их сотрудники.

“Точное опыление -роботы часто предлагалось для компенсации влияния уменьшающейся популяции природных опылителей, но им часто не хватает требуемой параллелизации и масштабируемости. Stickbug достигает этого, позволяя каждому руку и основу действовать как отдельный агент, значительно уменьшая планированиеСложность “.

Stickbug, новый робот точного опыления, разработанный Смитом, Риджалом и их коллегами, основан на роботизированной платформе, которую они представили несколько лет назад, под названием Bramblebee.В то время как Bramblebee успешно опыляет цветы в семействе Bramble, включая Blackberry и малиновые цветы, у него есть только один манипулятор, который ограничивает его масштабируемость и увеличивает время, необходимое для опыления целых полей.

Таким образом, команда намеревалась разработать нового робота для опыления, у которого было несколько рук и, таким образом, могла одновременно опылять больше цветов.Это в конечном итоге привело к созданию Stickbug, робота с шестью роботизированными манипуляторами, который может решать различные задачи опыления самостоятельно

“Stickbug uses a compact holonomic Kiwi drive to navigate narrow greenhouse rows, a tall mast to support multiple manipulators and reach plant heights, a detection model and classifier to identify Bramble flowers, and a felt-tipped end-effector for contact-based pollination,«Смит, Риджал и его сотрудники написали в своей статье.

Исследователи оценили прототип своего робота в реальном эксперименте, поставив его перед искусственным растением Брэмбл, поскольку цветы не цветут во время эксперимента.Миссия робота состояла в том, чтобы опылить как можно больше цветов в течение 5-минутного периода.

«Первоначальная экспериментальная проверка показывает, что Stickbug может пытаться более 1,5 опыляния в минуту с уровнем успеха в 50%», - написали Смит, Риджал и их коллеги.«Кроме того, был создан набор данных восприятия цветов Bramble, который общедоступен вместе с программным обеспечением и проектированием Stickbug».

Новый робот точного опыления, разработанный Смитом, Риджалом и их коллегами, может быть вскоре проверен на реальных растениях, чтобы подтвердить его выполнимость.В будущем Stickbug может быть совершенен и введен в реальных условиях, особенно в средах, где природные опылители снизились, и, следовательно, урожай мало.

«Будущие работы обеспечат последующие эксперименты по живым растениям в течение сезона цветущих веществ и улучшит память цветов и повторную идентификацию через пересечение над Союзом (IOU) и картированием относительного графика»,-написали исследователи.

«Кроме того, мы планируем расширить возможности манипулятора путем интеграции функции поиска и балансировки цветочной нагрузки, используя рефери для генерации глобальной карты цветов для прямых манипуляторов в направлении неисследованных и цветочных областей».

Больше информации: Тревор Смит и др., Design of Stickbug: шестиоруемый робот точного опыления, Arxiv (2024).Doi: 10.48550/arxiv.2404.03489