Мягкая робототехника для сбора спелой клубники

16.04.2026

Агротехнология все чаще обращается к робототехнике, пытаясь решить одну из самых сложных задач сельского хозяйства - аккуратный и точный сбор нежных плодов без повреждений. Особенно это актуально для ягод, таких как клубника, где даже небольшое избыточное усилие может испортить товарный вид урожая. На этом фоне появляются системы, способные не только видеть плод, но и буквально "ощущать" его состояние.

Исследователи Cornell University разработали мягкий роботизированный захват, который способен определять степень спелости ягод по их жесткости и аккуратно собирать клубнику, не повреждая растение. Эта система объединяет сразу несколько технологий: растяжимые волоконно-оптические сенсоры, встроенную камеру и механизм вращательного отделения плода, что делает ее полноценным примером современной мягкой робототехники.

Проект возглавил Anand Mishra, работающий в лаборатории Rob Shepherd, профессора механической инженерии John F. Carr Professor of Mechanical Engineering. В разработке также участвовал Marvin Pritts, профессор садоводства, чья экспертиза позволила адаптировать роботизированную систему к реальным задачам ягодного производства и особенностям сельскохозяйственных культур.

Основная идея технологии заключается в том, чтобы сделать сенсорную систему максимально "мягкой" и совместимой с объектом воздействия. Как объясняет Rob Shepherd, волоконно-оптические тензодатчики обладают механическими свойствами, близкими к материалу самого захвата, благодаря чему они становятся его естественным продолжением. Это позволяет системе не просто измерять параметры плода, а фактически взаимодействовать с ним как единое целое.

Технически устройство использует два волоконно-оптических сенсора, которые фиксируют кривизну и давление при контакте с ягодой. На основе этих данных система оценивает жесткость плода, что позволяет судить о его спелости. Захват автоматически подстраивает силу воздействия, снижая риск повреждения, а после захвата активируется планетарный редукторный механизм, который аккуратно скручивает ягоду, отделяя ее от растения без резкого рывка.

Дополнительно в конструкцию встроена камера, которая помогает обнаруживать плоды даже в условиях частичного перекрытия листьями. Это важно для реальных полевых условий, где визуальная доступность ягод часто ограничена. Благодаря сочетанию зрения и тактильного восприятия система получает более полную информацию о каждом объекте сбора.

Обучение робота проводилось на клубнике как на модельной культуре. В процессе обучения использовался подход, при котором спелость сначала оценивалась по измеренной жесткости, а затем проверялась визуально по цвету плода. Такой метод позволил сопоставить тактильные данные с реальным состоянием ягоды. По данным Cornell, Anand Mishra смог добиться высокой точности в определении момента сбора на основе анализа механических характеристик плода.

Разработчики отмечают, что потенциал технологии выходит далеко за пределы одной культуры. В числе перспективных применений упоминаются авокадо, ананасы и pawpaws (азимина), где определение зрелости визуально затруднено или невозможно. Как подчеркивает Rob Shepherd, у pawpaws созревание происходит быстро, а внешние признаки не всегда позволяют вовремя определить оптимальный момент сбора, из-за чего часть урожая может быть потеряна.

В Cornell University также рассматривают возможность использования подобных роботизированных систем в более сложных сельскохозяйственных моделях, включая многокультурное производство и снижение зависимости от химических средств защиты растений. Хотя конкретные экономические показатели пока не приводятся, направление разработки указывает на стремление к созданию более автономных и экологичных методов ведения сельского хозяйства.

<< Назад: Квантовый газ, который не греется 16.04.2026

>> Вперед: Картофель будущего для чипсов 15.04.2026

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Биопрепараты повышают питательную ценность органической гречихи 29.06.2026

В органическом земледелии особое внимание уделяется не только урожайности, но и качественному составу продукции. Потребители все чаще выбирают продукты с высоким содержанием полезных веществ и без следов химических веществ. Исследования показывают, что применение биологических препаратов может существенно улучшить минеральный состав зерновых культур, делая их более ценными с точки зрения питания. В результате полевых экспериментов, проведенных в 2023-2025 годах, ученые установили, что использование биопрепаратов способствует активному накоплению макроэлементов, в частности фосфора и калия, в зерне органической гречихи. Об этом сообщила Леся Крупак из Белоцерковского национального аграрного университета в своей работе "Экологичность и производительность". Наиболее заметный эффект наблюдался при применении гумата калия. В этом случае содержание калия в зерне увеличивалось на 19-21 процент по сравнению с контрольными участками. Такой результат свидетельствует об улучшении работы тра ...>>

Натрий-ионные накопители энергии Tener от CATL 29.06.2026

Литий-ионные аккумуляторы сейчас доминируют на рынке, но их производство сталкивается с ограничениями ресурсов и экологическими вызовами. Китайская компания CATL, один из мировых лидеров в области аккумуляторных технологий, представила инновационную альтернативу на основе натрия, которая может существенно расширить возможности хранения энергии. На отраслевом мероприятии в Мюнхене CATL продемонстрировала систему накопления энергии Tener нового поколения. Она построена на натрий-ионных аккумуляторах и отличается выдающимися эксплуатационными характеристиками. По заявлению разработчиков, новая технология сочетает высокую долговечность, безопасность и экономичность, что делает ее перспективной для широкого применения в энергетике. Одним из главных преимуществ Tener стала исключительная долговечность: система рассчитана на срок службы до 30 лет и способна выдерживать до 15 000 циклов заряда-разряда. Для сравнения, большинство современных аналогов выдерживают около 10 000 циклов. Даже ...>>

Орибитальное вино с МКС 28.06.2026

Виноделие всегда было тесно связано с землей, климатом и традициями, но современная наука все чаще выводит его на новый уровень - в буквальном смысле за пределы нашей планеты. Исследователи ищут способы адаптировать сельское хозяйство к условиям космоса, чтобы обеспечить будущие миссии продовольствием и изучить влияние экстремальной среды на биологические процессы. Один из таких амбициозных проектов реализуется в США и обещает в перспективе появление первого вина из винограда, побывавшего на орбите. Ученые из Техасского университета A&M отправили на Международную космическую станцию сотни семян винограда. После шести месяцев воздействия космической радиации семена вернутся на Землю, будут высажены и через несколько лет могут дать первый урожай для производства "космического вина". Проект представляет собой уникальное сочетание астронавтики, биологии и виноградарства. Идея эксперимента возникла как дипломная работа двух студентов-старшекурсников кафедры аэрокосмической инженер ...>>

Телескоп Эвклид раскрыл сердце Млечного Пути 28.06.2026

Космические телескопы позволяют человечеству заглянуть в самые отдаленные уголки Вселенной, раскрывая тайны темной материи, далеких галактик и процессов звездообразования. Один из современных аппаратов, предназначенных для масштабных обзоров неба, неожиданно оказался мощным инструментом для изучения нашей собственной Галактики. Речь идет о телескопе "Эвклид", который предоставил астрономам одно из самых детальных изображений центральной области Млечного Пути. Космический телескоп "Эвклид" был создан прежде всего для исследования темной материи и темной энергии, составляющих основную часть массы-энергии Вселенной. Однако ученые нашли ему дополнительное применение, направив прибор на густонаселенные звездные поля нашей Галактики. За относительно короткое время наблюдений - всего 26 часов - аппарат зафиксировал более 60 миллионов звезд в центральной части Млечного Пути. Такой результат стал возможен благодаря высокому разрешению и широкому полю зрения инструмента. Особый интерес для ...>>

Гренландские акулы - рекордсмены долголетия среди позвоночных 27.06.2026

В мире живых существ продолжительность жизни варьируется от нескольких дней у некоторых насекомых до нескольких десятилетий у крупных млекопитающих. Однако среди морских обитателей есть настоящие долгожители, чей возраст поражает воображение. Гренландские акулы, населяющие холодные воды Северной Атлантики и Арктики, по праву считаются самыми долговечными позвоночными на планете, и современные научные методы позволили точно оценить масштаб их жизненного пути. Эти крупные хищники растут крайне медленно - всего на несколько сантиметров за несколько лет, достигая в итоге более пяти метров в длину. Долгое время определить точный возраст гренландских акул было практически невозможно, поскольку у них отсутствуют традиционные маркеры, такие как годовые кольца на костях или чешуе. Предположения о выдающемся долголетии существовали давно, но требовали надежного подтверждения. Прорыв наступил в 2016 году, когда международная группа ученых применила радиоуглеродный анализ к хрусталикам глаз ...>>

Случайная новость из Архива Модернизация аккумуляторов с помощью белка кукурузы 28.04.2025 Одной из самых перспективных альтернатив традиционным литий-ионным аккумуляторам являются литий-серные батареи. Они обладают рядом значительных преимуществ: легче, дешевле и способны содержать больше энергии. Кроме того, в их конструкции не используются токсичные металлы, такие как кобальт или никель. Однако на пути к массовому применению литий-серных аккумуляторов стоит серьезная преграда - ограниченный срок службы. Основная проблема заключается в так называемом "шаттл-эффекте", когда сера проникает через электролит и разрушает структуру батареи, что сокращает ее эффективность. Недавние исследования, проведенные учеными, предложили решение этой проблемы с использованием кукурузного белка. В ходе эксперимента было установлено, что создание защитного барьера из этого белка в сочетании с гибким полимером значительно повышает работоспособность аккумуляторов. Такой подход позволил увеличить число рабочих циклов батарей до 500 без существенной потери заряда, что является значительным достижением. Кэти Чжун, автор исследования, подчеркнула, что разработанный метод является одновременно простым и эффективным для улучшения работы литий-серных батарей. Белок кукурузы, состоящий из аминокислот, взаимодействует с материалами батареи, что способствует лучшему движению литиевых ионов и снижает негативные последствия "шаттл-эффекта". Важно отметить, что для придания белку необходимой стабильности и эффективности, ученые использовали полимер, который разгладил его естественную сложную структуру. Джин Лю, соавтор работы, отметил, что кукурузный белок является природным, доступным и прочным материалом, идеально подходящим для использования в аккумуляторах. Он подчеркнул, что это открытие откроет новые горизонты для создания более долговечных и экологически чистых источников энергии. На текущий момент команда ученых планирует продолжить исследования и более детально изучить, как аминокислоты взаимодействуют с другими компонентами батарей. Одной из ключевых задач остается поиск оптимальной структуры белка, которая максимально эффективно борется с проблемами, такими как утечка серы и образование дендритов, что также способствует увеличению срока службы батарей. Это открытие может стать важным шагом в создании более устойчивых и экологичных аккумуляторов. Благодаря использованию кукурузного белка, который является доступным и дешевым материалом, литий-серные батареи смогут стать реальной альтернативой более дорогим и загрязняющим технологиям. В будущем мы, вероятно, увидим значительно улучшенные батареи, которые будут использоваться не только в мобильных устройствах, но и в других сферах, таких как электромобили и хранение энергии для возобновляемых источников.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026