剑桥大学发明机器人Vegebot,实现让机器人靠AI收球生菜

7月12日消息,机器收割农作物,不是什么新鲜事,小麦、土豆都有合适的机器。但和这些耐操的粮食作物相比,收割容易碰坏的蔬菜,似乎难了很多。比如球生菜,一种脆嫩娇弱的农作物,难以被机械收割,要是草草收割,生菜球切掉半个,那可没法卖。现在,剑桥一个研究团队就实现了让机器人靠AI收球生菜。相比人类收菜,机器人收菜可以减轻农民的劳动量,菜农们不用辛辛苦苦趴在地里手动收菜了。而且,还能实现机动的收菜方式,人类通常在成熟季节收一次就好了,那些没熟的菜会浪费掉,但机器人不会觉得“好机不收回头菜”,还可以等长大后返回来再收,甚至能根据不同的订单要求,实现按需收菜。



收菜机器人



这台名叫Vegebot的机器人,包括一个标准六自由度UR10机械臂,两个摄像头和一个特制的笼子状的末端执行器,另外,还需要连接一台笔记本电脑运行控制软件。这些设备运行在一台有轮子的平台上,轮子左右的距离刚好卡在两排生菜之间的过道里,可以做一个行走的收菜侠。



收菜过程中,由头顶的相机收集信号,笔记本电脑和UR10的控制器分工控制末端执行器和机械臂。


怎么收菜


虽然超市里的球生菜看起来是非常圆满完整的,但一大片生菜田可不是这样。球呢?藏在一大片绿绿的菜叶子里,要先找到生菜球的位置。因此,第一个摄像头就要靠计算机视觉,找出所有的生菜球,这里,研究团队用到了YOLOv3算法,因为它的速度比较快。


同时,研究团队自己做了一个生菜数据集:



再结合剑桥大学2015年的Deepfarm数据集,训练生菜目标检测模型,锁定生菜球们都分布在哪里。找出来之后还不算,毕竟生菜球不是标品,大球小球各不同,长大成熟的可以拿去卖掉,还小的生菜就等它长大再回来收吧。但是,长大成球的生菜里,也有老弱病残,要是收了老弱病残,那可能就会传染给健康的生菜,万万不能碰的。所以,要完成针对生菜的分类,选出那些值得收的生菜。


这里,研究人员找到了665个球生菜的照片,做成数据集,87.5%作为训练集,12.5%作为测试集,用Darknet分类器训练分类技能。



现在,你找到了一颗完整、饱满、成熟、健康的生菜,该对它动刀了。下手之前,需要先借助Aruco码来校准校准末端执行器的位置,之后,把末端执行器扣在生菜头上,用温柔的抓手抓住这颗生菜,保证其不会被压坏。



根据超市收蔬菜的要求,借助皮带驱动和双气动驱动,在第二个摄像头的监控下,直直的沿着生菜的茎切下去。好了,恭喜成功割生菜。



最终的收割成功率大概在88%



剑桥出品


这项研究的作者们来自剑桥大学工程系,一作Simon Birrell,上世纪80年代就从剑桥大学硕士毕业,之后成了一名企业家,创立了三家公司,从事过商业智能、消费咨询、电影制片、娱乐等领域,2016年又以50岁的高龄回到母校开始读AI和机器人博士。


研究者们对这台机器人报以巨大的希望,他们希望开发不仅限于球生菜的机器,在其他地上作物上也能用。另外,根据机器人收菜的数据,还有额外功能:统计生菜产量,判断不同土地的肥沃程度。


文章来源:量子位


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