覆盆子是夏季的终极水果。它们以其醒目的猩红色和独特的结构而闻名，由数十个肉质核果组成，果肉甜而微酸。但这种精致的结构也是它们的主要弱点，因为即使是最轻微的划痕或瘀伤，它们也很容易受到伤害。农民非常清楚覆盆子是一种难以收获的水果——这反映在他们的价格标签上。但是，如果配备先进执行器和传感器的机器人能够伸出援助之手呢?EPFL 计算机器人设计与制造 (CREATE) 实验室的工程师已着手应对这一挑战。
高昂的劳动力成本和工人短缺导致农民每年损失价值数百万美元的农产品——当涉及到覆盆子等脆弱作物时，问题就更加严重。但就目前而言，除了手工采摘水果之外，没有其他可行的选择。“对于我们作为机器人工程师来说，这是一个令人兴奋的困境，”CREATE 教授乔西休斯说。“覆盆子收获季节如此短暂，而果实又如此珍贵，浪费它们根本不是一种选择。此外，在田间测试不同选择的成本和后勤挑战令人望而却步。这就是为什么我们决定在实验室中运行我们的测试，并开发一个用于训练收割机器人的覆盆子复制品。”
机器人训练工具
对于外行来说，采摘树莓并非易事。你必须从下面支撑浆果，用拇指和食指轻轻抓住它，然后小心地拉，直到它从容器中分离出来——果实的一部分仍然附着在植物上——落入你的手掌。为了帮助收割机器人习惯这项任务，CREATE 工程师设计并制造了一种可以“告诉”机器人的硅胶覆盆子施加了多少压力，无论是在水果仍然附着在容器上的时候还是在它被释放之后。可以调整硅胶覆盆子的特性来模拟水果的抵抗力，并要求机器人施加必要的采摘力。多亏了这种反馈，机器人可以训练收获水果而不会损坏它。“我们的感应覆盆子与机器学习程序相结合，可以教机器人施加恰到好处的力，”博士解释说。学生凯俊格。“最难的部分是训练机器人在覆盆子从容器中分离后松开抓握力，这样水果就不会被压扁。传统机器人很难做到这一点。”
学分：洛桑联邦理工学院
在其不自然的统一形状和略带半透明的粉红色表面之下，CREATE 的覆盆子复制品是一项令人印象深刻的工程壮举。它的肉由硅胶制成，它的容器由 3D 打印塑料制成;它还包含一个由软硅胶管组成的流体传感器，用于测量机器人施加的压缩力。将水果和容器固定在一起的拉力由两个磁铁产生。
目前，该实验室的收割机器人只不过是一个带有两个 3D 打印手指的抓手，上面覆盖着一层薄薄的硅胶，并连接到机械臂上。即便如此，工程师们还是不得不牺牲十几个覆盆子来在实验室中校准他们的抓手。然后他们进行了一系列测试，首先用手采摘复制树莓，然后使用机器人系统。
虽然 CREATE 团队已经展示了他们设计的概念证明，但技术本身还远未成熟。“这是非常具有挑战性的，”休斯说。“到目前为止，我们一直在我们的机器人中使用一个非常简单的反馈系统。下一步将是设计和构建更复杂的控制器，以便机器人可以更大规模地采摘覆盆子而不会压碎它们。” 工程师们目前正在开发一种摄像系统，该系统不仅可以让机器人“感受”覆盆子，还可以“看到”它们的位置以及它们是否已准备好收获。他们计划今年夏天在当地覆盆子季节的高峰期在田间测试他们的收割机器人。
“例如，这种系统也可以用来采摘其他浆果，”休斯说。“我们还想为其他软水果开发技术，并将这种物理双胞胎概念应用于更复杂的任务，如其他浆果、西红柿、杏子或葡萄。”
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