Инженер Мехрдад Кермани изобрёл робота, который может круглые сутки заниматься профессиональным сбором урожая на грибных фермах. Робот не только вытаскивает грибы из субстрата, сохраняя их мягкую структуру, но и вычисляет, когда это сделать лучше всего.
Почти 10 лет назад грибной фермер Мюррей Гуд из канадской провинции Онтарио обратился к известному профессору инженерии Мехрдаду Кермани с вызовом: на грибных предприятиях по всему миру катастрофически не хватает рабочих рук, поэтому было бы неплохо найти способ автоматизировать сбор урожая с помощью роботов.
Кермани заинтересовался предложением, несмотря на то, что на тот момент у его команды не было никаких конкретных данных или подходов, на которые можно было бы ссылаться в разработке. Лишь время, терпение и настойчивость помогли инженеру в итоге создать робота, который собирает грибы со скоростью и качеством, сравнимыми и в некоторых моментах даже превосходящими возможности человека.
Совершенные глаза и руки
Самым сложным в разработке робота-грибника было научить его правильно схватывать и вынимать грибы из субстрата, не повреждая их мягкую структуру. Именно этого не удавалось достичь многим другим организациям, которые тоже пытались разрабатывать аналогичных роботов.
«У людей есть ловкость, позволяющая им легко схватить гриб, — объясняет Кермани. — Время от времени они могут менять манёвр, чтобы правильно его собрать. Это не всегда одно и то же движение. Иногда они сгибают его, иногда скручивают, а иногда делают комбинацию того и другого. Это действительно зависит от того, как они чувствуют этот гриб. Но когда вы переводите это в машинный код, это не очень интуитивно понятно».
Второй задачей Кермани было научить робота распознавать, когда гриб готов к сбору. Для этого он разработал систему зрения для определения зрелости грибов по их размеру — если гриб ещё не созрел, робот делает пометку и возвращается к нему через некоторое время. При этом робот, в отличие от человека, может работать круглосуточно.
«Грибы растут очень быстро, — говорит Кермани. — За 24 часа они удваивают свой размер, а это значит, что как только они созреют, вы должны их собрать. Если вы соберёте их слишком рано, вы не получите урожай. Если вы соберёте их слишком поздно, они не пролежат долго на полке. Это не похоже на яблоко или апельсин. У вас очень ограниченное окно времени».
Разработка первого прототипа заняла у Кермани и его команды около четырёх с половиной лет. Всё остальное время робота тестировали и дорабатывали на ферме Гуда. Сейчас разработка находится на той стадии, что её уже можно интегрировать в существующую инфраструктуру грибных ферм по всей Северной Америке.
«Это был постепенный процесс», — вспоминает Кермани, отдавая должное Гуду за его роль долгосрочного партнёра, который не только использовал наработку, но и обеспечивал постоянную обратную связь на протяжении всего времени.
Следующий шаг: размножение растений
Сейчас Кермани и его команда сотрудничает с компанией в Онтарио, которая производит саженцы овощей. Число этих саженцев исчисляется миллионами, и каждый из них нужно прикрепить к деревянным кольям перед отправкой в питомники.
Кермани надеется приспособить совершенные глаза и руки своего робота и под эту задачу, так как операции с саженцами, ровно как и с грибами, тоже нуждаются в автоматизации. Однако робота придётся переобучать. Система зрения должна учитывать перекрытие листьев, а руки-манипуляторы должны чувствовать нежность стеблей и ветвей.
“Это нелегко сделать, — говорит инженер. — Но после стольких лет работы и понимания, что вы можете оказывать влияние, есть чувство облегчения. Как только вы начинаете видеть переход от знаний к практике, вы попадаетесь на крючок».