Американские производители яблок, сталкивающиеся с дефицитом рабочей силы, вскоре могут получить новый инструмент в своих садах: робота-уборщика, который не только собирает плоды, но и сортирует их прямо в поле, а также работает в условиях высокоплотной посадки в промышленных масштабах.
Об этом пишет Freshfruitportal.
Исследователи из Службы сельскохозяйственных исследований Министерства сельского хозяйства США (ARS) заявляют, что недавние испытания показали, что их двухрычажная система сбора яблок представляет собой шаг вперед в усилиях по автоматизации одной из самых трудоемких задач в яблочном производстве страны.
Ведущий исследователь Ренфу Лу рассказал FreshFruitPortal.com, что эта работа обусловлена структурными проблемами, с которыми обычно сталкиваются производители фруктов.
«Мы начали наш нынешний проект пять или шесть лет назад в ответ на потребность в сокращении дефицита рабочей силы и рост производственных затрат», — объясняет он.
Проект финансируется в рамках национальной программы Министерства сельского хозяйства США, а позже получил поддержку от Национального института продовольствия и сельского хозяйства (NIFA) в рамках Инициативы по исследованию специализированных сельскохозяйственных культур. В проекте также участвуют две неназванные коммерческие компании и проводятся обширные полевые испытания.
Две руки лучше, чем одна
На начальном этапе разработки основное внимание уделялось однорукому роботу для уборки урожая в сочетании с системой технического зрения. Однако отзывы фермеров побудили исследовательскую группу принять более масштабируемую конструкцию.
«Многие фермеры приходили ко мне и говорили: „Было бы здорово, если бы мы смогли интегрировать роботизированную уборку урожая с сортировкой на месте, чтобы добиться полной автоматизации уборки“», — говорит Лу.
В текущей системе используется модульная конструкция с двумя роботизированными манипуляторами, использующими один датчик восприятия. Робот использует вакуумный манипулятор для отделения яблок, что, по словам Лу, помогает уменьшить повреждение фруктов и повысить эффективность работы в условиях плотной кроны.
По словам исследователя, команда оценивает производительность по трем ключевым показателям: процент успешного сбора урожая, скорость уборки и качество фруктов. Последний показатель относится к потенциальному повреждению, которое может нанести робот при извлечении яблок. Полевые сравнения показали, что робот с двумя манипуляторами увеличил скорость сбора урожая на 34 процента по сравнению с роботом с одним манипулятором.
В настоящее время устройство в среднем тратит от четырех до пяти секунд на сбор одного фрукта, но команда Лу рассчитывает сократить это время до двух-трех секунд на яблоко. Этот показатель приблизит роботизированную уборку урожая к скорости ручного сбора, если учитывать перерывы и время на обработку.
Архитектура фруктового сада имеет значение
По словам Лу, полевые испытания в сезоне сбора урожая 2025 года проводились в коммерческих садах штата Вашингтон, который производит более 60 процентов яблок в США. Испытания включали двухмерный вертикальный сад с плодоносящими стенами и высокую веретенообразную посадку — обе системы высокой плотности, которые обычно считаются более подходящими для автоматизации.
Результаты различались в более сложных по кроне деревьях. В садах Мичигана, где структура деревьев часто менее однородна, робот достиг показателей сбора урожая от 60 до 80 процентов.
«На урожайность, безусловно, влияет структура садов», — говорит Лу, добавляя, что долгосрочной целью остается достижение 80-процентной урожайности в типичных садах с высокой плотностью посадки в основных регионах производства яблок.
Система пока не осуществляет выборочный сбор урожая в зависимости от зрелости плодов, но Лу отметил, что эта функция находится в стадии разработки с использованием моделей искусственного интеллекта.
Команда также разрабатывает автономную мобильную платформу для сбора урожая, которая объединяет четыре модуля и полевой сортировщик, способный разделять фрукты на свежие и перерабатываемые сорта. Платформа предназначена для автономной обработки как пустых, так и полных бункеров и перемещения по садам без участия человека.
Технология была лицензирована Мичиганскому государственному университету, который создал стартап для коммерциализации системы. Лу говорит, что компания привлекла первоначальные инвестиции и планирует начать коммерческую эксплуатацию в течение следующих нескольких лет. Однако стоимость остается ключевым фактором для внедрения.
«Если производитель не сможет добиться экономии затрат или трудозатрат, он не будет внедрять эту технологию», — подчеркивает Лу. «Поэтому мы очень внимательно относимся к этому вопросу — мы хотим создать роботизированный модуль, который будет экономически эффективным».
Даже при автоматизации исследователь ожидает, что человеческий труд по-прежнему будет частью операций по сбору урожая.
«Наша цель — достичь 80-процентного показателя сбора урожая, — добавляет он. — Следовательно, оставшиеся фрукты, скажем, 20 процентов, должны будут быть собраны человеком».
