人工智能技術加持:劍橋大學開發新型自主式生菜採摘機器人
劍橋大學的工程師們,剛剛開發出了一款新型蔬菜採摘機器人,其特點是經過了機器學習的算法訓練,能夠自主識別和收穫捲心菜、萵苣等農作物。研究人員表示,這款機器人名叫Vegabot 。算法訓練的目的,旨在幫助它在不同的天氣條件下,正確辨別準備收穫的健康生菜。
(圖自:University of Cambridge,via New Atlas)
實際上,近年來,工程師們已經在農業收穫技術上取得了顯著的工業突破。問題在於,小麥和馬鈴薯等常見作物,屬於相對容易被大型機械所收割的。而另一些作物,仍需借助人工來辛苦採集。
有鑑於此,劍橋大學的工程師們,想到了借助機器學習訓練,讓機器人挑戰高難度的農作物採摘工作,比如本次研究所選擇的生菜農場。
在人類眼中,生菜地是可以做到相對整齊劃一的。但是對於人工智能算法開發者來說,如何辨別生菜的健康度、以及選擇採摘的發力處,仍然是一個艱鉅的挑戰。
在談到自主式蔬菜採摘系統的挑戰時,研究合著者Simon Birrell 表示—— 每一塊菜地的狀況都不盡相同,且世界上沒有長得一模一樣的兩株生菜。
Robot uses machine learning to harvest lettuce(via)
工程師表示,他們要解決的第一個複雜問題,就是教導視覺識別系統在擁擠的綠色田野中,識別出一株健康的生菜頭。
為此,他們開發的專屬的機器學習算法,然後通過圖庫中的照片對機器人系統展開訓練。在取得一定成效後,再轉而在實驗室條件下,對真實的生菜展開收割。
接著他們在現實農田裡展開測試,讓機器人收割系統了解萵苣等蔬菜頂部的外觀,以便在各種不同的天氣狀況下實施採摘。
第二項挑戰是打造一套方法,確保機器人能夠遵循商業標準,對每株萵苣等蔬菜展開挑选和切割,精度要達到維持其莖稈長度所需的地步。
具體說來是,這需要為機器人設計一款彈性握持機械臂,在切割刀片附近配備第二顆攝像頭,以確保刀片順利划拉到正確的位置。
最終劍橋工程師們打造出了一款名叫Vegebot 的自主式蔬菜採摘機器人,其成功率達到了令人驚訝的91% 。
當然,在正式商用前,研究團隊仍需完成許多必要的工作,因為目前的損耗率還有些偏高(達到了38%)。好消息是,儘管不符合超市上架的標準,但這並不影響蔬菜的食用。
另外一個需要克服的問題,就是機器人系統的採摘速度,目前Vegabot 平均每32 秒可完成一個生菜的採摘,這筆人類要慢得多。
不過隨著技術的進一步發展,這些方面都可以得到有效的改觀。有關這項研究的詳情,已經發表在近日出版的《Journal of Field Robotics》期刊上。