نزدیک به 10 سال پیش، موری گود، پرورش دهنده قارچ محلی، با استاد مهندس رباتیک مهرداد کرمانی با چالشی روبرو شدند، آیا کرمانی و تیمش می‌توانند یک ربات برداشت قارچ برای رفع کمبود نیروی کار بسازند؟ مشکلی که بسیاری از کشاورزان در سراسر جهان با آن مواجه بودند.
کرمانی لیدری بزرگ در زمینه تعاملات ایمن انسان و ربات، می‌دانست که این یک مشکل چالش برانگیز است که می‌تواند زمان بر باشد. او با صبر، پشتکار و کمک دانشجویان فارغ التحصیل خود، نمونه اولیه چیزی را که اکنون اولین سیستم برداشت قارچ رباتیک تجاری شده در نوع خود است، توسعه داد.
کرمانی گفت: هنگام شروع پروژه، هیچ داده یا رویکرد خاصی برای اطلاعات مرجع نداشتیم. ما اساساً از صفر شروع کردیم!
چگونگی توسعه ربات برداشت قارچ
کرمانی در جایی موفق شد که چندین مؤسسه تحقیقاتی و شرکت‌های خصوصی در سراسر جهان شکست خوردند و طراحی رباتی که می تواند قارچ ها را با سرعت و کیفیتی قابل مقایسه با ماشین های برداشت انسان یا فراتر از آن بچیند. او همچنین رویکردی نوآورانه در پیش گرفت و سیستمی را توسعه داد که به طور یکپارچه در زیرساخت‌های موجود مزارع قارچ در سراسر آمریکای شمالی ادغام می شود.
تلاش‌های کرمانی برای ساخت ربات برداشت قارچ علاوه بر رسیدگی به کمبود نیروی کار دستی در صنعت کشاورزی، به پاسخگویی به تقاضای کشاورزی پایدار با هدف پایان دادن به گرسنگی و دستیابی به امنیت غذایی کمک می‌کند، چالشی که در اهداف توسعه پایدار سازمان ملل شناسایی شده است.
مرحله اول: گرفتن یک شی
انجام اعمال انسانی برای ربات ها کار ساده و آسانی نیست. کرمانی توضیح داد که انسان‌ها برای بلند کردن و جابه جایی یک شی قبل از آن فکر می کنند تا نیروی مناسب را اعمال کنند. در مورد چیدن قارچ، آنها می‌توانند به قارچ نگاه کنند و قابل برداشت بودن یا نبودن آن را تشخیص دهند. سپس با نیروی مناسب آن را بچینند.
کرمانی گفت: اگر به یک مزرعه قارچ بروید، اولین چیزی که متوجه می شوید این است که قارچ ها بسیار متراکم هستند و تعداد زیادی از آنها در بستر رشد می‌کنند. انسان‌ها این مهارت را دارند که به راحتی قارچ را بگیرند. گاهی اوقات ممکن است جهت دست خود را تغییر دهند تا آن را به درستی بچینند. این حرکت همیشه یکسان نیست. گاهی آن را خم می‌کنند، گاهی می‌پیچند و گاهی اوقات می تواند ترکیبی از این دو حرکت باشد.
کرمانی گفت: “وقتی شما بخواهید اینها را به یک کد برای ربات تبدیل و ترجمه کنید، اصلا آسان نیست.”
اولین نمونه اولیه به او اجازه داد تا مکانیسم چیدن را آزمایش کرده و کامل کند و به یک “لمس نرم” دست یابد که از فاسد شدن قارچ هایی که به راحتی کبود می شوند جلوگیری می کند. جنبه‌ای که سایر محققان با مدل‌های قبلی “فنجان مکنده” به آن دست پیدا نکرده بودند.
مرحله دوم: آموزش به ربات
دومین چالش کرمانی «آموزش» به ربات برداشت قارچ بود. یعنی ربات تشخیص دهد چه زمانی قارچ آماده چیدن است. او یک جزء بینایی برای اسکن قارچ بر اساس اندازه طراحی کرد. (یکی از عوامل کلیدی تعیین کننده رسیدن قارچ)
او گفت: قارچ ها خیلی سریع رشد می کنند و در عرض 24 ساعت، اندازه آنها 2 برابر می‌شود. به این معنی که پس از رسیدن، باید آنها را بچینید. اگر آنها را زود بچینید، محصول مناسبی ندارید. اگر آنها را دیر بچینید، دوام خود را از دست می‌دهند. قارچ‌ها همانند سیب یا پرتقال نیستند و شما یک بازه زمانی بسیار محدود برای برداشت دارید.”
سیستم برداشت قارچ روباتیک کرمانی با قابلیت کار در شیفت‌های 24 ساعته است. ربات قارچ را اسکن کرده و در صورت عدم رسیدن به اندازه تعریف شده قابل برداشت، آن را یادداشت می‌کند. تا چند ساعت بعد دوباره آن را بررسی کند و این روند تا زمان برداشت در یک چرخه تکرار قرار می‌گیرد.
طراحی و آماده سازی حدود چهار سال و نیم طول کشید. تا به مرحله‌ای رسید که کرمانی و تیمش بتوانند آزمایش سیستم را در مزرعه خود آغاز کنند. کرمانی گفت: “این یک فرآیند تدریجی بود”
مرحله سوم: موفقیت تجاری ربات برداشت قارچ
بر اساس موفقیت پروژه‌های تحقیقاتی کرمانی، Mycionics را در سال 2014 با انتقال دانش برای تجاری‌سازی در سال 2018 تأسیس کرد. تابستان گذشته، این شرکت بودجه ابرخوشه‌ای را از نسل بعدی تولید کانادا (NGen) برای استقرار و نمایش سیستم برداشت جذب کرد.
کرمانی گفت که انتقال تحقیقات و دانش به برنامه‌ای که چالش مهم جهانی را حل می‌کند، حس بسیار خوبی است. ما می دانیم که کمبود نیروی کار وجود دارد ( با افزایش جمعیت جهانی)، ما باید غذای بیشتری تولید کنیم و آن را با قیمتی پایدار نگه داریم.
پروژه ربات برداشت قارچ دکتر کرمانی در طول زمان تکامل یافت و با یک گیره ساده شروع شد و به سیستم کاملی رسید که شامل یک دست روباتیک با طراحی مناسب، سیستم بینایی و مکانیزم حرکت در اطراف بسترهای در حال رشد بود.
مرحله بعدی: تکثیر گیاه
کرمانی اکنون با همکاری شریکی در LaSalle فرآیندی را که برای روبات برداشت قارچ انجام داده است، برای تکثیر کاشت بکار می‌گیرد.
این شرکت میلیون ها نهال سبزیجات را پرورش می دهد که باید قبل از ارسال به مهدکودک ها به چوب های چوبی وصل شوند. کرمانی امیدوار است که این فرآیند را خودکار کند، اما نهال ها مانند قارچ چالش های خاص خود را دارند. سیستم بینایی باید همپوشانی برگها را در نظر بگیرد و مکانیسم رباتیک باید نرمی ساقه و شاخه ها را در نظر بگیرد.
کرمانی می‌گوید: “انجام این کارها آسان نیستند، اما موفقیت قبلی‌اش به او در انجام این روند کمک می‌کند.”
او گفت: “بعد از سال‌ها کار و دانستن اینکه می‌توانید تأثیر گزار باشید، احساس آرامش می‌کنید. هنگامی که شروع به دیدن انتقال بین مرحل دانش به عمل می کنید، درگیر می شوید.”
مولف:
گردآوری و تحریر توسط تیم رسانه هاگ
کپی تنها با ذکر منبع مجاز است.
منبع: مجله آموزشی خبری هاگ
