Insinyur Robotika di University of Würzburg telah mengembangkan sistem pemindai laser 3D baru untuk analisis tanaman yang tepat di lapangan untuk Institut Leibniz untuk Teknik Pertanian dan Bioekonomi di Potsdam.
Apakah stroberi, asparagus atau apel: ketika datang untuk memanen, pekerja terampil sering kali kekurangan persediaan. Oleh karena itu, banyak peneliti sedang mengerjakan robot memanen yang dapat memberikan dukungan selamat datang untuk bisnis pertanian di masa depan.
“Sudah ada beberapa prototipe, tetapi tidak ada yang benar-benar bagus,” kata Profesor Robotika Andreas Nüchter dari Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg.
Mengukur seberapa baik tanaman
Untuk lebih meningkatkan teknologi sensor robot lapangan, tim Andreas Nüchter telah mengembangkan sistem pemindai laser 3D baru untuk Leibniz Institute for Agricultural Engineering and Bioeconomy (ATB) di Potsdam. Ini bertujuan untuk memberikan pemahaman yang lebih baik tentang kondisi tanaman, misalnya dengan mengukur kadar air buah -buahan – kriteria yang sangat penting untuk menentukan waktu yang tepat untuk memanen.
Sebuah tim yang dipimpin oleh peneliti ATB Dr. Manuela Zude-Sasse telah menginstal sistem di lokasi pengujian di Potsdam, dan tes awal telah berhasil. Pemindai laser 3D dipasang di stasiun konveyor sensor yang melingkari sekitar 120 pohon apel Espalier.
Tes pertama telah menunjukkan bahwa 'kita dapat mengukur dan memetakan tanaman dengan cara yang bermakna,' kata Profesor Nüchter. Ini penting untuk digunakan dalam memanen robot karena mereka harus dapat 'membaca' pohon apel dan tanaman lain dengan benar – setelah semua, tidak ada dua tanaman yang terlihat persis sama.
'Untuk produksi produk hortikultura, pengetahuan tentang tahap kematangan sangat penting agar dapat mengontrol budidaya, memanen waktu dan penyimpanan secara optimal,' jelas Dr Zude-Sasse. 'Dengan latar belakang faktor pertumbuhan yang semakin bervariasi karena pemanasan global, data yang tepat tentang pengembangan buah menjadi semakin penting – untuk pemodelan ilmiah serta untuk penggunaan robot panen komersial di masa depan.
Tanaman diukur menggunakan tiga panjang gelombang
Sistem sensor baru akan digunakan terus menerus di situs uji ATB hingga November 2025 untuk memantau 120 pohon apel. Pemindai pabrik dirancang agar kuat: ia dapat menahan angin dan cuaca dan dirancang untuk mengoperasikan suhu antara 0 dan 40 derajat Celcius.
Sistem sensor bekerja berdasarkan prinsip cahaya terstruktur: itu memproyeksikan tiga panjang gelombang (520 nanometer, nanometer hijau / 660, merah / 830 nanometer, dekat inframerah) ke tanaman. Sinyal yang dipantulkan memberikan informasi spasial yang tepat tentang tanaman. Karena sinyal tersedia secara terpisah untuk setiap panjang gelombang, mereka membuka kemungkinan baru untuk merekam sifat fisiologis tanaman, seperti kadar air.
Pemindai laser 3D dirancang khusus untuk penggunaan eksperimental. Ini menggunakan cahaya laser pada intensitas yang dapat merusak mata manusia jika dilihat secara langsung. Untuk alasan ini, perawatan khusus harus diambil saat mengoperasikan sistem di luar ruangan. ATB secara ketat mengontrol akses ke area pengukuran. Ini memastikan bahwa tidak ada orang yang tidak terlatih yang ada di sekitar pemindai. Laser tidak menimbulkan bahaya bagi tanaman itu sendiri.
Kompetensi inti dari mitra penelitian
Proyek ini dibangun di atas kompetensi inti robotika JMU dalam pengembangan perangkat optik dan di ATB bertahun-tahun penelitian tanaman, di mana metode spektral-optik untuk analisis kualitas buah telah dikembangkan dan infrastruktur komprehensif untuk analisis tanaman di bawah kondisi lapangan telah ditetapkan. Pemindai tanaman 3D yang baru akan digunakan untuk lebih meningkatkan basis data untuk pekerjaan pemodelan dan spesifikasi untuk robot pemanenan di masa depan.
Andreas Nüchter adalah mitra kerja sama yang sangat baik untuk ATB: kelompoknya juga mengembangkan metode yang sangat mirip dan pemindai laser untuk aplikasi ruang angkasa. 'Misi ke bulan atau Mars selalu melibatkan pencarian air. Menurut pendapat saya, pemindai laser sangat cocok untuk ini, 'kata profesor. Badan Antariksa Eropa (ESA) telah mendanai beberapa proyek yang relevan.
