Сбор урожая фруктов и овощей — одна из самых трудоёмких и деликатных задач в сельском хозяйстве. Многие культуры, такие как клубника, малина и авокадо, легко повреждаются, а период сбора очень короткий. В результате фермеры теряют до 25% урожая. Исследователи из Университета Западной Вирджинии (WVU) разработали мягкую роботизированную руку, которая бережно собирает плоды и одновременно оценивает их спелость.
Рука вдохновлена анатомией морской звезды и сочетает мягкость силикона с достаточной прочностью для надёжного захвата.
Как устроена роботизированная рука
Робот имеет пять гибких пальцев из силикона и полиуретана. В отличие от жёстких металлических манипуляторов, которые хорошо справляются с яблоками или цитрусовыми, но калечат нежные плоды, новая рука способна деликатно обхватывать ягоды и овощи.
Для оценки спелости рука использует комбинацию технологий. Миниатюрная камера даёт визуальную информацию, а специальные оптико-волоконные сенсоры красного света определяют кривизну пальцев и силу нажатия. Это позволяет роботу «сжимать» плод ровно настолько, чтобы оценить его упругость, не повредив мякоть — как это делает человек, проверяя авокадо.
Сенсоры также контролируют надёжность захвата и при необходимости корректируют давление, чтобы плод не выскользнул. Прототип весит всего 65 граммов, открывается и закрывается менее чем за две секунды и способен поднимать предметы весом до 1 кг. Точность определения формы плодов достигает почти 100%.
Преимущества и перспективы
Такая рука может существенно снизить потери урожая и зависимость от ручного труда, стоимость которого иногда составляет до половины всех расходов на производство. Робот особенно полезен для деликатных культур с коротким сроком сбора.
«Для коммерческого применения мы сейчас разрабатываем более масштабируемую версию захвата. Цель — начать полевые испытания через два-четыре года», — говорит руководитель проекта Ананд Мишра (Anand Mishra), доцент кафедры машиностроения, материалов и аэрокосмической техники WVU.
Учёные надеются, что технология найдёт применение не только в сельском хозяйстве, но и в космических миссиях, подводных исследованиях и медицине.
Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
