Rewolucja w zbiorze jeżyn

Przemysł jagodowy w Stanach Zjednoczonych generuje rocznie miliardy dolarów, a same świeże jeżyny w Arkansas przynoszą stanowi ponad 24,3 mln USD. Mimo ich ogromnego znaczenia ekonomicznego, owoce te – ze względu na swoją delikatność – nadal wymagają ręcznego zbioru, szczególnie te przeznaczone na rynek świeży, sprzedawane w supermarketach w przezroczystych opakowaniach. To właśnie ten problem zainspirował naukowców z Uniwersytetu Arkansas do opracowania innowacyjnego chwytaka robotycznego, który może zrewolucjonizować proces zbioru.

W kwietniu br. Urząd Patentów i Znaków Towarowych USA przyznał patent na „Miękki chwytak robotyczny do zbioru jagód”. Autorami wynalazku są Anthony Gunderman – obecnie adiunkt na Wydziale Inżynierii Mechanicznej (wówczas doktorant), były profesor Uniwersytetu Alberty Yue Chen (dziś Georgia Tech) oraz doktorant Jeremy Collins. Proces patentowania został przeprowadzony przez Technology Ventures – jednostkę Wydziału Badań i Innowacji Uniwersytetu Arkansas.

Chwytak wyróżnia się designem inspirowanym naturą. Składa się z trzech elastycznych „palców”, które otwierają się i zamykają niczym płatki tulipana. Mechanizm działania przypomina system ścięgien, a do jego budowy wykorzystano m.in. struny gitarowe, co pozwala na niezwykle delikatne chwytanie owocu. Aby zapobiec powstawaniu uszkodzeń, w opuszkach palców umieszczono czujniki siły, gwarantujące zbiór bez wgnieceń i utraty jakości akceptowanej przez USDA.

Kluczem do skutecznego zbioru miękkich owoców jest precyzyjna kontrola siły nacisku. Aby ją ustalić, inżynierowie współpracowali z Adrianem Myersem (doktorantem) oraz dr Renee Threlfall z Arkansas Agricultural Experiment Station. Dzięki czujnikom umieszczonym u doświadczonych zbieraczy udało się określić optymalny poziom nacisku niezbędny do bezpiecznego zrywania owoców.

Automatyzacja zbiorów jest już stosowana w przypadku twardszych owoców, takich jak borówki czy gruszki. Jednak w przypadku jeżyn przeznaczonych na rynek świeży ręczny zbiór wciąż pozostaje standardem. Aby chwytak mógł być stosowany na szeroką skalę, konieczna jest jego integracja z systemami wizyjnymi i pozycjonującymi, które umożliwią precyzyjne wykrywanie i sięganie po owoce.

Zdaniem Gundermana, odpowiednio zoptymalizowany robot może przewyższyć ludzką rękę w tym konkretnym zadaniu. Zwraca uwagę, że konstrukcję można stworzyć lepszą niż dłoń człowieka – pod warunkiem, że zostanie dostosowana do ściśle określonego celu. Dodatkową przewagą chwytaka jest powtarzalność i spójność zbioru, co stanowi wyzwanie nawet dla doświadczonych pracowników.

Choć projekt opracowano z myślą o jeżynach, chwytak można z łatwością dostosować do innych miękkich owoców, np. malin. Wynalazek sprawdzono także w testach z różnorodnymi obiektami – od twardych, takich jak puszka fasoli czy pojemnik z gruszkami, po miękkie, jak paczka chipsów czy koszulka. Gunderman podkreśla, że technologia może znaleźć zastosowanie również poza rolnictwem – np. jako narzędzie wspierające osoby z ograniczoną sprawnością ruchową.