Возможно ли, чтобы автоматизированные системы в пищевой отрасли успешно осуществляли разделку куриного филе, одновременно максимизируя объем получаемого продукта? Ответ на этот вопрос теперь известен благодаря норвежским ученым, участвующим в проекте CYCLE.
В лабораторных условиях был разработан робот с полным функционалом, предназначенный для автоматизации процесса отделения грудки от куриных тушек. До настоящего времени эта задача выполнялась опытными работниками вручную.
“Наша цель – автоматизировать все этапы производственного цикла по разделке”, – заявляет Экрем Мисими из SINTEF. Это позволит повысить устойчивость норвежской пищевой промышленности как в финансовом плане, так и с точки зрения эффективного использования ресурсов.
Ekrem, обладающий докторской степенью в области систем машинного зрения и являющийся экспертом в кибернетике, занимается разработкой роботов, оснащенных высокоточным трехмерным зрением, что позволяет им эффективно разделывать курицу. Как отмечает Misimi с гордостью: “Автоматизация этого процесса до настоящего времени не представлялась возможной ни для кого в мире”.
Ранее исследователи разработали робота под названием Gribbot, названного так из-за его внешнего сходства с клювом грифона. Этот робот оснащен манипулятором для захвата, специально спроектированными «пальцами» и системой трехмерного зрения. Система визуального восприятия была позаимствована из 3D камеры, широко используемой в компьютерных играх благодаря игровой консоли Microsoft Kinect 2. Это необходимо, поскольку куриное филе представляет собой нежный продукт, требующий бережного обращения. Роботизированная рука должна обеспечивать целостность продукта во время обработки. Система машинного зрения и захватывающие устройства робота играют ключевую роль в этом процессе.
“Изначально предполагалось создать робота для переработки биологического сырья, поскольку он способен автоматизировать операции, которые обычно выполняют только квалифицированные специалисты. При этом сырье значительно варьируется по размерам и характеристикам. Например, куриное филе легко деформировать или повредить”, – поясняет Misimi.
Благодаря своей плоской поверхности куриное филе обладает высокой отражающей способностью, что создает трудности при создании детализированного трехмерного изображения. Кроме того, текстура поверхности усложняет захват отдельных кусочков мяса. Misimi поясняет: “Мы сразу осознали эту проблему в начале наших исследований и были полны решимости создать универсальную систему, которая не только способна работать с различными видами сырья, но и решает механические задачи извлечения филе из курицы”.
Важную роль в данном случае играет система управления роботом. Алгоритм, представляющий собой математическую модель и выполняющий функцию «мозга» робота, также является результатом разработки SINTEF. Благодаря ему робот способен выполнять задачи на том же уровне качества, что и человек.
При перемещении руки робота к сырью с использованием трехмерных изображений критически важно обеспечить взаимодействие между камерой (воспринимающей окружающую среду как «глаз» робота) и самим роботом на понятном для обоих языке. “Иными словами, система координации робота должна интерпретировать координаты, предоставленные системой машинного зрения”, – объясняет Misimi. Для решения этой задачи был произведен калибр робота таким образом, чтобы его «рука» и «глаз» работали согласованно.
Gribbot был разработан в рамках масштабного проекта CYCLE, целью которого является оптимизация технологических процессов в норвежской пищевой промышленности, включая переработку рыбы, овощей и мяса, для повышения их рентабельности и эффективности, а также соответствия современным экологическим стандартам, то есть обеспечения ресурсосбережения.
Misimi подчеркивает: “В настоящее время значительная часть продуктов питания – почти половина – не достигает конечного потребителя из-за потерь на производственной линии, поскольку у нас отсутствуют необходимые технологии для переработки сырья”.
