Opis projekta
2MARS - mobile multi‐arm robotic system for plant and produce monitoring and manipulation operations
2MARS vzpostavlja avtonomno, mobilno in več-ročno robotsko platformo, zasnovano za celosten cikel opazovanja in manipulacije rastlin v rastlinjakih ter na prostem. Jedro rešitve tvori modularni robotski sistem (mobilna platforma in več robotskih manipulatorjev), ki omogoča hitro rekonfiguracijo med nalogami, kot so nadzor pridelka, prilagajanje opornih sistemov in selektivno obiranje. Funkcionalnost dopolnjuje multimodalna senzorski sistem (RGB-D in multispektralne kamere) ter algoritmi globokega učenja, s katerimi robot v realnem času segmentira, lokalizira, določa zrelost in kakovost pridelka s ciljno zanesljivostjo >90 % za večino scenarijev. Popolna sledljivost procesov je vzpostavljena z digitalnim dvojčkom, ki združuje informacije iz senzorjev na robotskem sistemu in agro-klimatske podatke ter generira priporočila za optimizirano rabo virov in planiranje opravil.
Cilji projekta
Mobilni, modularni in rekonfigurabilni več-ročni robotski sistem
za nadzor in manipulacijo rastlin in pridelka.
Metode za AI-podprto multimodalno percepcijo,
ki vkjučujejo detekcijo, lokalizacijo in razvrščanje.
Digitalni dvojček in odločitvena podpora
za napoved pridelka in razporejanje virov.
Demonstracija
v rastlinjaku paradižnika.
Relevanca in pričakovani doprinos
Znanstveni doprinos
Napredni algoritmi za manipulacijo mehkih in občutljivih objektov, metode za multimodalno percepcijo rastlin in pridelkov, digitalni dvojček kot semantična digitalna kopija rastlinjaka.
Gospodarski učinek
Robotizacija najbolj delovno intenzivnih opravil lahko nadomesti potrebo po sezonskih delavcih, napovedi količin pridelka omogočajo izboljšavo ekonomike delovanja kmetijskih gospodarstev.
Družbeni in okoljski vpliv
Zmanjšanje fizično zahtevnega dela, manj odpadne hrane ter optimizirana raba vode in energije skladno s smernicami EU "od vil do vilic".
Delovni sklopi
DS1: Mobilni modularni več-ročni robotski sistem
Raziskave in razvoj robotskega sistema, ki ga sestavljajo mobilna platforma, robotski manipulatorji in prijemala za manipulacijo mehkih in občutljivih objektov; modeliranje in vodenje robotskega sistema.
DS2: Multimodalna percepcija in razumevanje scene
Algoritmi za detekcijo, oceno lege in razvrščanje pridelka na osnovi RGB-D in multispektralnih podatkov.
DS3: Digitalni dvojček in odločanje
Arhitektura podatkovnega sistema, simulacije rasti in AI-podprta priporočila za operativne ter strateške odločitve.
DS4: Integracija in validacija
Sistemsko združevanje modulov ter demonstracija delovanja v realnem okolju rastlinjaka.
Konzorcijski partnerji
Univerza v Ljubljani, Fakulteta za elektrotehniko
Koordinator projekta; razvoj robotskega sistema in konceptov večmodalne percepcije; sistemska integracija.
Arctur d.o.o.
Visokozmogljiva računalniška infrastruktura in implementacija digitalnega dvojčka ter AI-odločitvenega sistema.
Paradajz d.o.o.
Zagotavljanje procesnega znanja, pilotnega rastlinjaka, podatkovnih zbirk in validacijskih scenarijev.
Vizija po zaključku projekta
Po koncu raziskovalne faze bodo sledile aktivnosti v smeri komercializacije platforme najprej kot storitev "Robotics-as-a-Service". Model najema bo malim in srednjim pridelovalcem omogočil dostop do napredne robotike brez visokih kapitalskih vložkov, modularni pristop pa bo olajšal razširitev na druge kulture (jagode, paprika, sadovnjaki) ter na procese, kot sta sortiranje in pakiranje.