«Рука» с интеллектом: какробот-сборщик томатов заменит человеческий труд
Студент факультета информационных технологий Новосибирского государственного университета Антон Власенко создал интеллектуального робота-манипулятора для автоматического сбора томатов в промышленных теплицах. Устройство, напечатанное на 3D-принтере и состоящее из редуктора, сегментов «руки», кронштейнов и захвата, умеет отличать спелые томаты от не дозревших, анализировать сроки созревания разных сортов и возвращаться к пропущенным плодам.
Сейчас разработчик тестирует робота дома, а в перспективе планирует испытатьего на тепличном комбинате «Толмачевский». Идея разработки зародилась на хакатоне ТРК. Перед студентами стояла задача создать не просто манипулятор, а систему, которая с помощью камеры и нейросети видит плод, определяет его положение и степень спелости, а затем передаёт эти данные роботу для сбора. В планах у команды – адаптировать сборщика и под другие овощные культуры. Подробностями разработки с ITRussia поделился студент Антон Власенко.
– В чём суть вашей разработки и каковы её составляющие?
– Она состоит не только из самого манипулятора, который срывает плод, но и из мобильной платформы, системы компьютерного зрения, датчиков и программного обеспечения. То есть камера находит томат, нейросеть определяет его положение и степень спелости, датчики уточняют расстояние и факт захвата, а программа управляет движением манипулятора и собирает статистику по урожаю. В итоге это не просто «рука робота», а полноценная программно-аппаратная система для автоматизации сбора и анализа состояния плодов.
– Большая ли команда работала над проектом?
– На хакатоне основную идею и первый вариант решения я прорабатывал практически самостоятельно. Уже когда проект начал развиваться как стартап, мы стали собирать команду. Основная техническая работа сейчас держится на двух людях: я занимаюсь программной частью, компьютерным зрением, логикой управления и общей архитектурой решения, а Яков отвечает за 3D-печать, сборку, пайку оборудования и доработку аппаратной части. Кроме этого, в проекте есть специалист по продажам и внедрению, юрист и 3D-модельер. То есть команда небольшая, но мы стараемся закрывать не только разработку робота, а весь путь от прототипа до продукта, который можно будет внедрять на предприятиях.
– Какова роль ИИ в вашем проекте?
– Нейросеть анализирует изображение с камеры, находит томаты среди листьев и стеблей, определяет их положение и помогает системе понять, к какому плоду нужно подвести манипулятор. Также через анализ изображения мы оцениваем степень спелости плода. Часть изображений мы собирали и размечали самостоятельно.
– Ваш робот не просто срывает красные плоды, а анализирует время созревания. Как он это делает?
– Робот оценивает плод по изображению с камеры: анализирует цвет, размер и визуальные признаки спелости. При этом алгоритм учитывает сорт томата, потому что у разных сортов цвет, форма, размер и скорость созревания могут отличаться. То есть система не просто ищет красный плод, а определяет стадию созревания с учётом параметров конкретного сорта. Это позволяет понять, готов томат к сбору сейчас или его лучше оставить дозревать, а также собирать статистику по урожаю.
– Почему вы выбрали именно томаты и промышленные теплицы? Насколько велик спрос на такое решение сейчас?
– Томаты мы выбрали неслучайно. Во-первых, это одна из самых распространённых культур в промышленных теплицах, а её сбор до сих пор во многом зависит от ручного труда. Во-вторых, томат достаточно сложен для автоматизации: плоды могут быть разного размера, формы, цвета, частично закрыты листьями, находиться на разной высоте. Поэтому если система хорошо работает с томатами, то в дальнейшем её можно адаптировать и под другие культуры.
Промышленные теплицы тоже выбрали осознанно, потому что там более предсказуемая среда: ряды, труборельсы, понятная логистика, повторяющиеся условия освещения и выращивания. Для робота это гораздо удобнее, чем открытое поле.
Спрос на такие решения будет высокий. В России площадь зимних теплиц выросла с 3,35 тыс. га в 2024 году до 3,46 тыс. га в 2025 году, а сбор тепличных овощей в 2025 году составил около 1,65 млн тонн. То есть рынок большой и продолжает расти. При этом сбор томатов до сих пор сильно зависит от ручного труда. А с людьми сейчас проблема: в АПК уже есть дефицит кадров. Поэтому автоматизация сбора – это уже не просто интересная технология, а реальная необходимость. Тем более в России пока нет готового серийного робота, который тепличный комбинат может просто купить и внедрить.
– Можно ли адаптировать разработку под другие культурные растения?
– Мы сейчас фокусируемся на томатах, потому что это одна из ключевых культур для промышленных теплиц, но сама архитектура не привязана только к ним. В дальнейшем робота можно адаптировать под огурцы, перец, баклажаны, зеленные культуры и другие культуры защищённого грунта. По данным отраслевых обзоров, основную долю в российских теплицах занимают огурцы и томаты, но также выращивают перцы и баклажаны.
Для адаптации нужно будет дообучать нейросеть под новую культуру, менять алгоритм оценки спелости и при необходимости дорабатывать захват. То есть меняется не вся система с нуля, а отдельные модули под конкретный плод и условия предприятия.
– Рассчитывали ли вы окупаемость робота?
– По нашим расчётам, один робот по объёму сбора может заменить примерно шесть человек. Сам робот в первые три года будет обходиться предприятию примерно в 330 тысяч рублей в месяц с учётом обслуживания и распределения затрат на оборудование. После этого остаются в основном сервис и электроэнергия – около 150 тысяч рублей в месяц. Тогда как команда сборщиков будет обходиться предприятию гораздо дороже. При этом робот не заменяет весь персонал теплицы полностью, потому что люди делают еще уходные операции, но именно сбор плодов он может сильно разгрузить, а в будущем и упаковку на месте.
– Есть ли у вас конкуренты на российском рынке? Каково преимущество вашего робота-манипулятора?
– На российском рынке готовых серийных решений для сбора томатов практически нет. В России есть OKrobot, но он в первую очередь апробируется в теплицах на огурцах. Также есть разработка «АгроРоботикс Альфа», которая заявлена для сбора томатов, но это пока опытный образец, проходящий испытания, а не готовый продукт для массового внедрения.
Наше преимущество в том, что мы делаем решение именно под российские промышленные теплицы: под их габариты, инфраструктуру, условия эксплуатации и реальные задачи предприятия. Кроме самого сбора, мы закладываем программную часть: определение спелости, статистику сбора, настройку параметров и аналитику урожая. Отдельно важный момент – мы учитываем фитосанитарные риски при сборе. Для теплиц это существенно, потому что робот должен не просто снимать плоды, а делать это так, чтобы не повышать риск распространения болезней между растениями.
– На каком этапе сейчас находится проект?
– Сейчас идёт проектная проработка комплекса: уточняем конструкцию, габариты, механику перемещения и то, как манипулятор будет работать уже не просто как отдельный прототип, а как часть полноценной мобильной системы для теплицы. Параллельно мы готовим проект для получения грантовой поддержки, потому что следующий важный шаг – собрать уже более полноценный образец и выйти на апробацию в реальных тепличных условиях. То есть сейчас задача не просто собрать тележку-платформу, а правильно довести проект до стадии, когда его можно будет безопасно и осмысленно тестировать на тепличном комбинате. Следующий этап – доработка платформы, интеграция с манипулятором и уже после этого выход на апробацию в тепличном комплексе.
