Forscher der Washington State University haben einen kostengünstigen Roboterarm zum Apfelpflücken entwickelt, der in Zukunft bei der Ernte und anderen Arbeiten im Obstbau eingesetzt werden könnte. Der Prototyp ist als weicher, aufblasbarer Arm konzipiert, der einen Apfel visuell identifizieren und sich dann ausfahren und zurückziehen kann, um die Frucht zu pflücken. Ein Pflückzyklus dauert etwa 25 Sekunden.
Der Arm wiegt weniger als 50 Pfund, einschließlich seiner Metallbasis, und ist etwa zwei Fuß lang. Er besteht aus einer mit Luft gefüllten Stoffstruktur, wodurch er leicht bleibt und gleichzeitig stark genug für den Einsatz im Obstbau ist. Die Forschungsergebnisse wurden kürzlich in der Fachzeitschrift Smart Agricultural Technology von Wissenschaftlern der School of Mechanical and Materials Engineering der WSU veröffentlicht.
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Das Projektteam arbeitet mit Forschern des Prosser Research Extension Center und mit Manoj Karkee von der Cornell University zusammen, um den Arm in eine automatisierte mobile Plattform zu integrieren, die sich durch Obstbaumreihen bewegen kann.
„Das unkomplizierte Design macht ihn kostengünstig, wartungsfreundlich und für einen weichen Roboter äußerst zuverlässig", sagte Ming Luo, Flaherty-Assistenzprofessor an der Fakultät für Maschinenbau und Werkstofftechnik der WSU und korrespondierender Autor der Studie.
Die Verfügbarkeit von Arbeitskräften ist nach wie vor ein Problem für Obstbauern, insbesondere während der Erntezeit. Der Bundesstaat Washington ist der führende Apfel- und Süßkirscherzeuger in den Vereinigten Staaten, und Obstplantagen sind auf eine große saisonale Belegschaft für Aufgaben wie Beschneiden, Ausdünnen und Ernten angewiesen. Die geringere Verfügbarkeit von Arbeitskräften hat dazu geführt, dass in einigen Obstplantagen Früchte nicht geerntet werden konnten.
Aktuelle robotergestützte Erntesysteme sind in der Regel groß und kostspielig, was ihre Verbreitung einschränkt. Die für diesen aufblasbaren Arm verwendeten Materialien kosten etwa 5.500 US-Dollar. Sein geringes Gewicht verringert das Risiko, Früchte oder Äste zu beschädigen, und ermöglicht einen sicheren Betrieb in der Nähe von Menschen. Das Design zielt auf moderne Obstplantagen mit flachen oder v-förmigen Spaliersystemen ab.
Laut Ryan Dorosh, Doktorand und Hauptautor, „ist diese sehr kostengünstige, sichere Roboterplattform ideal für die Obstgartenumgebung".
Der Arm ist nach wie vor langsamer als menschliche Erntehelfer, die etwa alle drei Sekunden einen Apfel ernten können. Die Forscher verfeinern derzeit die mechanischen Elemente und verbessern das Erkennungssystem, das derzeit die Leistung stärker einschränkt als die Bewegung des Arms. Weitere Entwicklungen zielen darauf ab, den Arm für Aufgaben wie Beschneiden, Ausdünnen von Blüten und Sprühen anzupassen.
Das Forschungsteam arbeitet mit dem Büro für Innovation und Unternehmertum der WSU zusammen, um den Schutz des geistigen Eigentums und eine mögliche Kommerzialisierung sicherzustellen. Die Finanzierung erfolgte durch die National Science Foundation, das USDA National Institute of Food and Agriculture und die Washington Tree Fruit Research Commission. Die Feldtests fanden bei Allan Brothers Fruit in Prosser, Washington, statt.
Weitere Informationen:
Ming Luo
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Ryan Dorosh
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Tina Hilding
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