Пресните, замразените и преработените горски плодове са бизнес за милиарди долари в Америка. Само в Арканзас пресните къпини допринасят с 24,3 милиона долара годишно за икономиката на щата. Но тези деликатни къпини, продавани в мидени черупки в супермаркетите, трябва да се берат на ръка, а селскостопанският труд е ограничен през последните години. Нов роботизиран хващач за бране на горски плодове, разработен в Университета на Алабама, може да даде на производителите високотехнологичен заместител на ограничената наличност на работна ръка.
Патентът на САЩ беше издаден през април на Университета на Алабама за изобретението „Мек роботизиран хващач за събиране на горски плодове“. Technology Ventures, част от отдела за изследвания и иновации, осигури патента.
Устройството е разработено от Антъни Гундерман, по това време докторант, а сега асистент в катедрата по машиностроене на Университета на Алабама, заедно с Юе Чен, бивш професор от Университета на Алабама, сега в Технологичния университет Джорджия, и Джереми Колинс, тогава студент по инженерство в Университета на Алабама.
Вдъхновено от природата
Роботизиращият хващач има три „пръста“, всеки от които е изработен от мек, гъвкав материал. Когато „сухожилие“ – в този случай струна на китара – се издърпа, пръстите се прибират.
Изграждането на роботи от гъвкави материали е известно като мека роботика, подход, използван за първи път през 60-те години на миналия век. При проектирането на меки роботи, разработчиците често търсят модели в природата, процес, известен като биомимикрия. За ръката, която бере плодове, изследователите са били вдъхновени от дизайна на лале.
„Бях вдъхновен от начина, по който цветето на лалето се отваря и затваря, когато слънчевата светлина го удари“, каза Гундерман.
На върха на всеки пръст има сензор за сила, който гарантира, че хващачът може да откъсне плода, без да го смачка. Грубо обработените къпини могат да бъдат повредени при прибиране на реколтата или да станат червени след прибиране на реколтата, състояние, наречено реверсия на червените костилки. И двете са нежелани качества за потребителите. USDA също така ще отхвърли пресни къпини с твърде много повреди или твърде много червени костилки.
За да определят силата, необходима за бране на къпини без повреди, инженерите работили с Андреа Майърс, тогава докторант, и Рене Трелфол, доцент по хранителни науки в Арканзаската земеделска експериментална станция, изследователското звено на щатския отдел по земеделие на системата на Университета на Аризона.
Екипът прикрепил сензори към върховете на пръстите на опитни берачи на къпини и измерил колко сила са приложили, докато са брали плодове.
Преди роботът да може да бъде използван във ферми, все още трябва да бъдат разработени технологиите за компютърно зрение и позициониране, които биха му позволили да намира и достига до плодове от растението.
Днес по-сърдечните плодове като боровинки и круши обикновено се берат от машини. А по-груби автоматизирани машини за събиране се използват за къпини, които ще бъдат замразени или преработени.
По-добре от човек
Човешката ръка може да се адаптира към много задачи. Но Гундерман смята, че един ден роботизираната ръка може да бъде по-добра в брането на къпини.
„Когато говорим за една конкретна задача, със сигурност е възможно да се проектира нещо, което е по-добро от човешката ръка за тази конкретна задача“, каза той.
Роботизираният захват може да бъде и по-постоянен от човешките работници.
„В зависимост от това дали имате чисто нов ръчен комбайн или някой, който го прави от десетилетия, ще получите значително различно качество на горските плодове“, каза Гундерман.
Захватът може да се използва и за бране на други меки плодове, като малини.
Роботизираният захват е тестван върху различни предмети, от твърди предмети като буркан с круши и консерва боб до меки, гъвкави предмети като торба с чипс и тениска. Мекият захват, каза Гундерман, може да бъде и инструмент за хора с ограничена подвижност поради нараняване или възраст.
