Два дельта-робота нашего собственного производства отбраковывают 120 початков кукурузы в минуту.

Задача

Кукуруза, приезжая с полей, попадает в специальную машину, которая очищает початки от листьев (обертки). Однако работа машины неидеальна: определенный процент кукурузы все же остается неочищенным. Такие початки нужно отправить обратно на доочистку. Эта работа выполняется людьми. Нашей же задачей была автоматизация этого процесса с помощью наших дельта-роботов.

Решение

Мы установили над конвейером два дельта-робота. С помощью видеокамеры машинного зрения и искусственного интеллекта система определяет неочищенные початки. Далее они захватываются роботами и перемещаются в бункеры, откуда с помощью транспортеров снова попадают в машину для очистки.

Два робота отбирают суммарно до 120 початков в минуту, что позволило заменить 6 человек (с учетом круглосуточной работы).

На фото показан пример распознавания кукурузы:

Трудности реализации

Изначально проект казался простым, но мы ошибались. С изготовлением и монтажом самих роботов, равно как и с обучением системы технического зрения, проблем не возникло. Однако подбор захвата оказался нетривиальной задачей.

В ходе ручных тестов в лаборатории мы выяснили, что присоска с эжектором хорошо справляется с задачей. Однако на реальном производстве выявилось две проблемы:

• вакуумный тракт достаточно быстро засоряется
• если кукуруза полностью покрыта листьями, то при попытке подъема она из них вываливается. Если кукуруза покрыта листьями неполностью и присасывается участком, свободным от листьев (т.е. зернами), то проблемы с захватом нет.

Если с первой проблемой мы научились бороться в ходе внедрения роботов на мусоросортировочные заводы, то вторая оказалась нерешаемой. Поэтому было принято решение перейти на игольчатые захваты.

Суть такого захвата — в «втыкании» иголок в продукт под углом друг другу. Это позволяет достаточно надежно захватить объект и перенести его.

Такой захват невольно ассоциируешь в ловушкой «шипы» в старой игре Prince of Persia 2 🙂

Однако такой захват необходимо было снабдить пружинным плунжером: кукуруза имеет различный диаметр (а, следовательно, и высоту), а захват должен плотно прилегать к ее поверхности. Поэтому робот всегда опускает захват на высоту «тонкой» кукурузы, а в случае, если реально она толще (выше), эту разницу отрабатывает плунжер.

После установки игольчатых захватов процент успешных переносов значительно вырос. Однако радоваться было рано.

Оказалось, что именно на кукурузе захват весьма быстро засоряется «кашей», что приводит к заклиниванию иголок.

И хорошо, если они заклинили в задвинутом положении. Нам не повезло: иглы встали в выдвинутой конфигурации и при первой же попытке захвата ударились о кукурузу и погнулись. В итоге — минус один захват, срок доставки нового — 2 месяца, а сезон кукурузы — всего 4 месяца. Ручным выправлением игл удалось реанимировать захват.

Проблема требовала решения. После совещания с заказчиком оно было найдено: возле захвата мы установили несколько форсунок, поливающих его водой. Это позволило поддерживать захват более-менее чистым и значительно повысить надежность его работы. Впрочем, практика показала, что на кукурузе все равно такие захваты являются расходниками.