放心好了，機器人短期之內仍然無法占領我們這個世界，因為即便是最基本的一些操作任務也會讓他們無所適從。你想過如果讓機器人自己去采摘一枚成熟的甜椒會有多難嗎?
說實話，我也沒有想過這個問題，但顯然來自以色列和歐洲的研究人員卻對這個問題研究了很久。他們目前正在開發(fā)一款名為 Sweeper 的機器人，這款機器人可以在甜椒種植的溫室內自主來回巡視，觀察甜椒是否成熟，并將成熟的甜椒摘下放入籃子中。
其實我們可以將 Sweeper 看作是一輛自動駕駛的汽車，只是這款“汽車”前部配有一把鋸齒，并且它的目的地都是一株株辣椒植株。Sweeper 在溫室中通過像激光雷達(通過發(fā)射激光束確定距離)這樣的傳感器來確定自己巡視的路徑，在沿著植株種植路徑巡視的過程中，它每隔幾英尺距離就會停下來對目標圖像進行拍攝。
來自以色列本·古里安大學的工業(yè)工程師 Polina Kurtser 表示：“當 Sweeper 發(fā)現(xiàn)類似辣椒的目標對象時，就會嘗試著去接近它。”并且會對這一目標物體進行更加細致的觀察，來回伸展頭部(配載相機)多角度檢視目標物體。在這過程中，Sweeper 自身會投射燈光到植株身上，也就是說無論是白天還是黑夜，它都能夠在溫室內正常工作。
通過投射到目標物體上的燈光，Sweeper 可以更加細致地觀察甜椒的顏色，從而確認它的成熟度。因為如果甜椒處于合適的狀態(tài)，甜椒表面的顏色會呈現(xiàn)出不均勻的一種變化，一部分區(qū)域會變黃，除此之外還會有綠色的斑塊。這樣的狀態(tài)之下，甜椒并未達到完全成熟的程度，但這正是 Sweeper 所尋找的狀態(tài)，因為在采摘到進入市場的過程中，甜椒恰好會繼續(xù)成熟到消費者滿意的狀態(tài)。
接下來也就是最關鍵的采摘過程了：Sweeper 會對頭部位置進行定位，確保眉毛位置的小鋸齒正好位于辣椒植株莖干上方，機器人下巴位置的鏟勺則位于甜椒果實下方。這樣一來，甜椒被鋸齒切割下來之后，會直接落入鏟勺內，轉動之后最終進入收集藍筐之中。
整個過程需要 24 秒的時間，Kurtser 說道：“當下你可能會覺得 24 秒的時間太長了，因為人類工作者可能在 3 到 4 秒的時間內就能完成這一操作。但是，你別忘了，人類工作者不可能一天 24 小時一直處于工作狀態(tài)。”并且，現(xiàn)在研究人員是在以一種慢速模式運行機器，主要是出于安全考慮，考慮到機器周圍工作的人的安全，他們認為其實可以將采摘時間縮短到 15 秒。
在這一采摘甜椒的過程中，最大的一個障礙恰恰是在最簡單的一個操作環(huán)節(jié)：將甜椒放入果實收集籃筐這一環(huán)節(jié)就需要 3 到 4 秒鐘的時間，因為它必須將甜椒從植株的方向轉離開來，然后小心翼翼地將其放到籃筐之中。要想實現(xiàn) 15 秒的采摘時間，他們可能會采用某種管道，可以讓甜椒在被切割下來之后直接到達籃筐，省略中間的鏟勺中轉步驟。
事實上，Sweeper 能達到現(xiàn)在這樣的成就已是十分不易。因為我們都知道，植物所生長的溫室環(huán)境炎熱而又潮濕，對于機器人傳感器來說這樣的環(huán)境一點都不友好，工程師也必須訂購特殊的箱子和材料才能讓傳感器在這種環(huán)境里正常運作。Kurtser 說道：“我們人類不喜歡在溫室這種高熱量的環(huán)境里工作，同樣傳感器也不喜歡這樣的工作環(huán)境。”
除此之外，Sweeper 還面臨著一個挑戰(zhàn)：溫室內部并不是通常適于機器人工作的那種精心組織的結構環(huán)境。植株排列雖然整齊有序，但間隙很小，并且植株遍布整個溫室空間。Kurtser 解釋道：“如果你要在寶馬生產車間里運行一款機器人，那你可以為它創(chuàng)造一個有利于它操作的環(huán)境。但是要在這種農業(yè)環(huán)境中運行機器人，你真的無法設計太多，你必須適應那里的環(huán)境。”
誠然，不同的作物所需要的機器人類型也各不相同，你不能將 Sweeper 隨隨便便放在一個蘋果園中，然后期待它能給你帶回一筐蘋果。但這并不意味著這款機器人的設計想法和思路不能為其它類似品種的作物采摘機器人所借鑒，研發(fā)人員表示對 Sweeper 略作調整之后，就可以用于采摘黃瓜。
Kurtser 表示：“(甜椒和黃瓜采摘機器人)在障礙、密度以及種植系統(tǒng)方面所面臨的是同樣的問題。”一個主要的區(qū)別在于鑒別黃瓜成熟的標準與甜椒不同，“因此，有些東西你可以直接拿來用，但對于檢測成熟度的算法你需要另做設計。”
不同作物對于機器人的采摘和放置方式也有不同的要求。Iron Ox 目前正在開發(fā)一種適于溫室環(huán)境工作的機器人，公司聯(lián)合創(chuàng)始人兼 CEO Brandon Alexander 說道：“像草莓這種嬌嫩的水果需要采摘之后直接放到最終的包裝容器內，以防摩擦損傷，而甜椒這樣的蔬菜可以先經(jīng)過散裝箱這樣的一個中間步驟。”
Sweeper 以及其他品種的采摘機器人目前只是剛剛開始成型。但是，從加利福尼亞農場勞動力短缺達20% 這樣的現(xiàn)狀來看，目前也正是利于機器人進入農場的一個好時機。
