« Il existe un besoin croissant de développer des solutions robotiques automatisées pour l'agriculture en raison de la demande croissante de nourriture, l'évolution des conditions climatiques et la diminution de la disponibilité du travail humain manuel, ", a déclaré Luca Scimeca, étudiant au doctorat à Cambridge. "Notre algorithme de détection de la laitue et des tiges démontre un robot robuste à l'encombrement, conditions d'éclairage variables, et la distance de la caméra, ainsi qu'aux variations de taille des produits, forme et orientation."

Le nouveau pipeline de vision industrielle et le système d'extraction/vide d'aspiration, développé dans le Laboratoire d'Intelligence Machine du Département, est capable d'effectuer le processus d'épluchage - avec effeuillage complet - 50 pour cent du temps, le processus prenant en moyenne 27 secondes.

Trier les récoltes, comme les laitues, et enlever les feuilles extérieures après la récolte est une tâche actuellement effectuée par les ouvriers agricoles. Pour les ouvriers agricoles, c'est une tâche très facile, mais pour les robots, c'est une tâche de vision et de manipulation difficile et qui a été jusqu'à présent difficile à appréhender pour les technologies robotiques.

Mais maintenant, l'élimination automatisée des feuilles de laitue s'est rapprochée de la réalité, après l'équipe de recherche, dirigé par le Dr Fumiya Iida, Maître de conférences en mécatronique, a relevé les défis de la gestion de ce soft, produits fragiles. Leur création d'une buse circulaire imprimée en 3D, monté au bout d'un bras robotisé et testé avec un système d'aspiration, fait office de point d'aspiration unique. Il est conçu pour saisir une feuille et la retirer du corps principal de la laitue en utilisant une action de déchirure, sans endommager le produit.

L'utilisation de la vision par ordinateur pour localiser et déterminer le positionnement de la laitue est cruciale pour la précision de l'arrachage des feuilles. Pour ce faire, il détecte d'abord la tige de laitue à l'aide d'une caméra Web 2D placée directement au-dessus et dans le champ de vision supposé. Dans les cas où la tige est introuvable, une action sera entreprise pour retourner la laitue en appliquant une force horizontale et en faisant rouler la laitue avec un tampon doux attaché au bras du robot. Un meilleur positionnement de la laitue peut alors être obtenu avec la feuille extérieure sur le dessus et avec un risque minimal de dommages.

L'algorithme de détection des laitues et des tiges a été testé sur 180 photos de laitues individuelles prises avec la caméra Web à des hauteurs comprises entre 70 cm et 100 cm. Au total, 10 laitues iceberg différentes ont été utilisées dans différentes positions, et avec une direction et une intensité lumineuses variables, avec certains positionnés à côté d'objets d'arrière-plan disposés pour représenter l'encombrement. En outre, 30 clichés ont été pris après trois jours de stockage des produits, entraînant des changements dans la couleur de la tige. L'algorithme de détection de laitue a pu localiser avec précision le centre de la laitue avec une précision de 100 pour cent et l'algorithme de détection de tige a atteint une précision de détection de 81,01 pour cent. À la suite de ces constatations, l'équipe de recherche a pu identifier le point optimal de défoliation de la laitue.

Luca Scimeca, du Laboratoire de robotique d'inspiration biologique (BIRL), travaillé sur le système de vision. Il a dit que le robot pourrait être appliqué à de nombreuses autres cultures, comme le chou-fleur, qui est beaucoup moins fragile et qui pose moins de défis lorsqu'il s'agit de vision par ordinateur en analysant son orientation.

"L'épluchage des feuilles de laitue est un problème de robotique intéressant du point de vue de l'ingénierie car les feuilles sont molles, ils se déchirent facilement et la forme de la laitue n'est jamais donnée, " dit-il. " La vision par ordinateur que nous avons développée, qui est au cœur de notre robot éplucheur de salades, peut être appliqué à de nombreuses autres cultures, comme le chou-fleur, où des informations similaires seraient nécessaires pour le post-traitement du produit.

"Toutefois, des travaux supplémentaires sont nécessaires pour intégrer les trois étapes :détection de la vision, système de roulage et arrachage/enlèvement des feuilles, en une seule solution de bout en bout. Nous proposons une approche utilisant un robot Baxter à deux bras, où l'estimation de la pose et le processus de peeling sont combinés."