Виртуальная среда с целью создания роботов для сбора томатов 11.04.2026

Сельское хозяйство все активнее внедряет робототехнику, стремясь повысить эффективность и снизить зависимость от ручного труда. Однако разработка таких систем сталкивается с серьезными трудностями, поскольку растения представляют собой сложные и изменчивые объекты. В отличие от промышленных линий, где условия строго контролируются, тепличная среда постоянно меняется, что делает тестирование роботов особенно сложной задачей.

Именно эту проблему пытаются решить специалисты Wageningen University & Research (WUR), разрабатывая цифровую симулированную среду теплицы. В этой виртуальной системе робот и растения томата взаимодействуют максимально приближенно к реальности. Такой подход позволяет проводить испытания более системно и воспроизводимо по сравнению с реальными условиями, где повторить один и тот же сценарий практически невозможно.

Основная цель проекта заключается в том, чтобы ускорить и повысить точность разработки роботов для уборки урожая в тепличном овощеводстве. В созданной симуляции учитывается не только текущее состояние растений, но и их рост, изменения окружающей среды, а также последствия каждого действия робота. Важно, что каждая операция сбора плодов необратимо изменяет структуру растения, и это также моделируется в цифровой среде.

Как отмечают в WUR, реальные испытания в теплице трудно воспроизводимы, поскольку растения обладают естественной вариативностью, а после сбора урожая их состояние уже невозможно вернуть к исходному. Именно поэтому концепция цифрового двойника теплицы становится ключевым инструментом, позволяющим систематически проверять как конструктивные решения, так и алгоритмы управления роботами.

Руководитель проекта в команде Vision+Robotics Арьян Врухоп подчеркивает, что симуляция роботов давно используется в строго контролируемых условиях, например на автомобильных заводах, однако в тепличном садоводстве это направление только начинает развиваться. Основная сложность заключается в необходимости учитывать живую природу растений и их значительную изменчивость, что делает моделирование гораздо более сложной задачей.

В рамках проекта Digital Twin исследователи объединили знания в области робототехники, физиологии растений, симуляции и трехмерного моделирования. Это позволило создать не только модель движения робота, но и реалистичное представление самой культуры. Особое значение имеет визуальная составляющая, поскольку робот должен точно определять расположение плодов и корректно взаимодействовать с ними.

Трехмерные модели томатов формируются на основе измерений реальных растений, выполненных по строго заданным протоколам. По словам исследователя Маартена ван дер Меера, в модель закладывается вариативность параметров, таких как высота растения, ориентация листьев и положение плодов. Это дает возможность создавать множество реалистичных сценариев, включая сложные случаи, когда плоды частично скрыты и их трудно достать.

Симуляционная среда уже применяется в совместном проекте с компанией DENSO и ее дочерней структурой Certhon, занимающейся разработкой роботов для сбора томатов. С момента начала сотрудничества в мае 2024 года была создана работоспособная цифровая модель теплицы, включающая как растения, так и роботизированные системы. Дополнительно реализована генерация синтетических данных, включая семантическую и инстанс-сегментацию, используемую для обучения систем компьютерного зрения.