Сбор фруктов — задача, которая долго не поддавалась автоматизации. Люди делают это медленно и дорого, а роботы часто ошибаются: не видят плоды среди листьев, действуют неуклюже. Как сделать так, чтобы машина работала в саду гибко, но при этом оставалась простой в управлении?

Команда исследователей под руководством доцента Пей Ван из Юго-Западного университета предложила необычное решение — робота, который собирает фрукты по взмаху руки. Технология не только ускоряет процесс, но и открывает путь к автоматизации для небольших хозяйств.

Результаты опубликованы в Frontiers of Agricultural Science and Engineering.

Секрет в разделении задач между человеком и машиной. Люди лучше определяют, где висит яблоко и как к нему подобраться, а робот точнее выполняет повторяющиеся движения. Ученые создали систему, где оператор управляет манипулятором жестами: подносит руку к фрукту, дважды щелкает пальцами — и робот аккуратно срезает плод. Получился гибрид человеческой гибкости и механической точности.

Чтобы рука-манипулятор двигалась плавно, пришлось решить несколько проблем. Например, если математическая модель дает несколько вариантов траектории, робот может дернуться или зависнуть. Ученые придумали четырехэтапный отбор: проверяют, нет ли столкновений с ветками, правильно ли рассчитан путь, насколько естественно движение и как сделать его плавнее. В итоге робот стал работать четче и быстрее.

Главное отличие от обычных систем — здесь не нужны камеры.

Датчик Leap Motion считывает движения руки с точностью до сотой доли миллиметра, даже если в саду плохое освещение или мешают листья. Алгоритмы отсеивают дрожание пальцев и помехи, а специальная настройка превращает движения оператора в виртуальном «кубе» в действия робота в реальном саду — как в motion-игре.

Тесты показали: система реагирует за 74 миллисекунды, жесты распознает с точностью 96,7%. После короткого обучения сбор одного фрукта занимает 6,5 секунды вместо 8,3. Особенно полезно для высоких деревьев — не нужно карабкаться по лестницам.

Технология проста для фермеров: не требует дорогих камер и сложных программ. Модульная конструкция позволяет легко менять детали. Робот отлично работает в сложных условиях — среди листвы, при неровном свете, в небольших садах.

Этот подход решает две ключевые проблемы:

• Экономика — снижает затраты на автоматизацию для мелких хозяйств, которым невыгодны полностью автономные системы.
• Эргономика — уменьшает нагрузку на работников, особенно при сборе высоко растущих плодов.
  Гибридное управление сочетает сильные стороны человека и машины, открывая путь к постепенной роботизации без резких инвестиций.

Основной риск — зависимость от навыков оператора. Если работник устает или делает неточные жесты, эффективность падает. Также неясно, как система поведет себя при массовом сборе (например, в виноградниках), где критична скорость.

Ранее ученые разработали робота, способного писать портреты.