Dokončujeme našu autonómnu navigáciu vo vinohrade pomocou vizuálneho systému

21. december 2020  |  Vývoj

Testovacia robotická platforma Androver II kompletne vyvinutá spoločnosťou RoboTech Vision sa dokáže vďaka nášmu algoritmu autonómne pohybovať vo vinohrade. Využíva k tomu najmä RTV senzor Box z dielne RoboTech Vision. Robot sa tak dokáže samostatne navigovať medzi riadkami vinohradu, prechádzať z riadku do riadku, ako aj detegovať prípadné prekážky a vyhýbať sa im.

RoboTech Vision sa snaží vyvíjať univerzálne algoritmy, ktoré sa dajú ľahko aplikovať na rôzne zariadenia. Spoločnosť ich preto testuje na viacerých platformách ako je napríklad robot Husky A200 s diferenciálnym podvozkom či ich vlastný robot Androver II s podvozkom Double Ackerman. Každý typ robota využíva v závislosti od jeho hardvérových možností aj iný typ autonómnej navigácie.

Po takmer dvoch rokoch vývoja autonómnych navigačných algoritmov sa spoločnosti podarilo vyvinúť algoritmus využívajúci umelú inteligenciu, pomocou ktorého sa robot autonómne pohybuje vo vinohrade. Jedná sa o reaktívnu navigáciu bez použitia GPS, kde robot reaguje na prostredie. Využíva k tomu IMU a najmä RTV senzor Box s jeho vizuálnym systémom.

Ako to funguje?

RTV senzor Box je univerzálne zariadenie, ktoré združuje 360° kameru, doprednú kameru a 3D laserový scanner. „Doprednú a 360° kameru robot využíva za pomoci neurónovej siete na rozlišovanie medzi viničom a cudzími objektmi. Pomocou LiDARu sa robot orientuje vo vinohrade, vyhýba sa prekážkam a udržuje sa v strede medzi riadkami,“ tvrdí Ing. Matej Vargovčík, robotický inžinier zo spoločnosti RoboTech Vision, ktorý vyvinul autonómnu navigáciu vo vinohrade.

Používateľ pred štartom v aplikácii zvolí, koľko riadkov má robot autonómne prejsť. Robot štartuje z východiskovej pozície kam ho naviguje teleoperátor, alebo na miesto príde bez pomoci. „RTV senzor Box sa dá využiť nielen vo vinohrade, ale aj pri autonómnej navigácii po ceste. Ideou je spojiť tieto dve navigácie a robot by na štartovacie miesto vo vinohrade mohol prísť aj sám,“ dopĺňa inžinier Vargovčík.

Rozdiel v dvoch navigáciách spočíva v tom, že na rozdiel od cesty, vinohrad nie je potrebné vopred zmapovať. „Kým navigácia po ceste pomocou RTV senzor Boxu využíva okrem vizuálneho systému aj GPS a mapu, navigácia vo vinohrade vychádza iba z vizuálneho systému. RTV senzor Box tu tak plní funkciu očí robota,“ vysvetľuje Vargovčík.

Bezpečnosť nadovšetko

Po tom, čo je robot na správnom mieste, vojde pomocou našich algoritmov autonómne do prvého riadka. Živý prenos z kamery robota a jeho telemetrické dáta je možné vďaka wifi prenosu sledovať z kontrolného centra. V prípade potreby môže používateľ nad robotom prevziať kontrolu pomocou joysticku. Súčasťou algoritmu je aj detekcia prekážok, ktoré sa snaží robot obísť alebo pred nimi zabrzdí. Zariadenie obsahuje aj stop tlačidlo, ktoré odpojí pohony robota a ten ihneď zastane.

Okrem autonómnej navigácie v riadku robot dokáže bez pomoci človeka prechádzať aj do ďalšieho riadka. Ak má zariadenie, na ktorom je algoritmus nasadený veľký polomer otáčania, možno mu prikázať, aby prechádzalo párnymi riadkami a vracalo sa nepárnymi. Autonómna navigácia je prispôsobená aj pre vinohrad, ktorého riadky nekončia v jednej rovnobežnej línii.

Algoritmus môže byť nasadený aj na existujúce zariadenie, ak obsahuje potrebné senzorické a hardvérové vybavenie. Autonómna navigácia vo vinohrade tak môže slúžiť napríklad na kosenie trávy medzi riadkami, postrek vinohradu či obrábanie pôdy okolo koreňov viniča. Algoritmus je taktiež možné aplikovať pre ovocné sady, v ktorých sú stromy nasadené v riadkoch.

Presnosť a precíznosť

Podľa profesora Ing. Pavla Pavloušeka, Ph.D. z Mendelovej univerzity v Brne sa využívanie robotov vo vinohradníctve ukazuje ako veľmi významné: „Niekoľko rokov sa zaoberám využívaním bezpilotného monitorovania viníc s cieľom zlepšiť identifikáciu napadnutia révy vínnej patogénami a prognózou hubových chorôb. Doterajšie skúsenosti ukazujú, že by bolo vhodné doplniť monitorovanie zo vzduchu aj monitorovaním určitých parametrov priamo vo vinici. V tomto smere môžu roboty poskytnúť neoceniteľnú službu.“

Vinohradníctvo podľa neho tiež bojuje s nedostatkom manuálnych pracovníkov, a preto je maximálna snaha o mechanizáciu všetkých pracovných operácií vo vinici. „Výhodou robotov môže byť presnosť a precíznosť. Bolo by ich preto vhodné vo viniciach využívať k pracovným operáciám, u ktorých môže kvalita prevedenia operácie výrazne prispieť k ekologizácii vinohradníctva,“ myslí si profesor.

Veľmi dôležitá je podľa neho taktiež minimalizácia mechanického poškodenia krov. „Narušenie môže zvyšovať náchylnosť k biotickým stresom, napríklad komplexu chorôb kmienka u révy vínnej, z ktorých je u nás najznámejšia choroba označovaná ako ESCA,“ hovorí profesor. „Myslím si preto, že sa v blízkej dobe môžu stať drony a roboty bežnou súčasťou vinohradníckej prevádzky.“