Scanner a laser 3D melhora as capacidades de detecção de robôs de colheita

Seja morangos, aspargos ou maçãs: quando se trata de colheita, os trabalhadores qualificados geralmente são escassos. Muitos pesquisadores estão, portanto, trabalhando na colheita de robôs que poderiam fornecer apoio às boas -vindas aos negócios agrícolas no futuro.

“Já existem alguns protótipos, mas nenhum deles ainda é realmente bom”, diz o professor de robótica Andreas Nüchter, de Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg.

Para melhorar ainda mais a tecnologia de sensores dos robôs de campo, a equipe de Nüchter desenvolveu um novo sistema de scanner a laser em 3D para o Instituto Leibniz de Engenharia Agrícola e Bioeconomia (ATB) em Potsdam. O objetivo é fornecer uma melhor compreensão da condição das plantas, por exemplo, medindo com segurança o teor de água das frutas – um critério que é crucial para determinar o tempo certo para a colheita.

Uma equipe liderada pelo pesquisador da ATB, Dra. Manuela Zude-Sasse, instalou o sistema em um local de teste em Potsdam, e os testes iniciais foram bem-sucedidos. O scanner a laser 3D é montado em uma estação de transportadores de sensor que circula em torno de uma plantação de 120 maçãs espalhadas.

Os primeiros testes mostraram que “podemos medir e mapear as plantas de maneira significativa”, diz o professor Nüchter. Isso é importante para o uso na colheita de robôs, porque eles devem ser capazes de “ler” as macieiras e outras plantas corretamente – afinal, não há duas plantas exatamente iguais.

“Para a produção de produtos hortícolas, o conhecimento do estágio de maturação é muito importante para poder controlar otimentalmente o cultivo, a colheita e o armazenamento”, explica o Dr. Zude-Sasse. “No contexto de fatores de crescimento cada vez mais variáveis devido ao aquecimento global, dados precisos sobre o desenvolvimento de frutas estão se tornando cada vez mais importantes – para modelagem científica e para o uso futuro de robôs de colheita comercial”.

As plantas são medidas usando três comprimentos de onda

O novo sistema de sensores será usado continuamente no local do teste ATB até novembro de 2025 para monitorar as 120 macieiras. O scanner da planta é projetado para ser robusto: pode suportar o vento e o clima e foi projetado para temperaturas operacionais entre 0 e 40 ° C.

O sistema de sensores funciona com o princípio da luz estruturada: projeta três comprimentos de onda (nanômetros 520, nanômetros verdes / 660, nanômetros vermelhos / 830, quase infravermelho) nas plantas. Os sinais refletidos fornecem informações espaciais precisas sobre as plantas. Como os sinais estão disponíveis separadamente para cada comprimento de onda, eles abrem novas possibilidades para registrar propriedades fisiológicas das plantas, como o teor de água.

O scanner a laser 3D foi projetado exclusivamente para uso experimental. Ele usa luz a laser em uma intensidade que pode danificar o olho humano se analisado diretamente. Por esse motivo, deve -se tomar cuidado especial ao operar o sistema ao ar livre. O ATB controla estritamente o acesso à área de medição. Isso garante que nenhuma pessoa não treinada esteja nas proximidades do scanner. Os lasers não representam perigo para as próprias plantas.

O projeto baseia-se nas competências centrais da robótica JMU no desenvolvimento de dispositivos ópticos e nos muitos anos de pesquisa de culturas do ATB, onde foram estabelecidos métodos espectrais para a análise da qualidade dos frutos para a análise de qualidade dos frutos e infraestruturas abrangentes para análise de plantas em condições de campo. O novo scanner de plantas 3D será usado para melhorar ainda mais a base de dados para modelar o trabalho e as especificações para futuros robôs de colheita.

Nüchter é um parceiro de cooperação muito bom para o ATB: seu grupo também está desenvolvendo métodos muito semelhantes e scanners a laser para aplicações espaciais. “Missões para a lua ou Marte sempre envolvem procurar água. Na minha opinião, os scanners a laser são particularmente adequados para isso”, diz o professor.