Rozpocznie się projekt badawczy, mający na celu opracowanie maszyny do zbioru mechanicznego jabłek deserowych/ fot. shutterstock

Zakład Agroinżynierii Instytutu Ogrodnictwa rozpoczyna w kwietniu, razem z firmą Inwebit z Poznania, projekt badawczy, mający na celu opracowanie maszyny do zbioru mechanicznego jabłek deserowych. O nowym projekcie rozmawiamy z dr hab. Pawłem Konopackim z Pracowni Techniki Ogrodniczej, Zakładu Agroinżynierii Instytutu Ogrodnictwa - PIB.

Zakład Agroinżynierii Instytutu Ogrodnictwa rozpoczyna w kwietniu, razem z firmą Inwebit z Poznania, projekt badawczy, mający na celu opracowanie maszyny do zbioru mechanicznego jabłek deserowych.

Tak. Projekt naszego konsorcjum pod nazwą „Ekonomiczna, autonomiczna maszyna o konstrukcji modułowej do identyfikacji i zbioru jabłek z wykorzystaniem sztucznej inteligencji” został zgłoszony do konkursu Infostrateg IV Narodowego Centrum Badań i Rozwoju w temacie 5. „Inteligentna maszyna do zbierania jabłek”, i został zaakceptowany do realizacji uzyskując największą liczbę punktów spośród wszystkich wniosków złożonych w tym konkursie. O szczegółowych rozwiązaniach nie mogę jeszcze mówić, ale ogólnie celem projektu jest opracowanie maszyny polskiej konstrukcji, zdolnej do samodzielnego poruszania się w sadzie wyznaczonymi ścieżkami przejazdowymi i przeznaczonej do zbioru jabłek deserowych.

O nowym projekcie rozmawiamy z dr hab. Pawłem Konopackim z Pracownii Techniki Ogrodniczej, Zakładu Agroinżynierii Instytutu Ogrodnictwa - Państwowego Instytutu Badawczego

Na tegorocznych targach Interpoma w Bolzano prezentowano takie autonomiczne maszyny do zbioru jabłek deserowych, które nie tylko zbierały jabłka, ale zbierały je inteligentnie, rozpoznając wybarwienie i kaliber owocu…

Wymagania konkursu Infostrateg nie przewidują, by nasza maszyna musiała zbierać selektywnie - być może kolejna wersja rozwojowa będzie mogła to robić. Natomiast naszym celem jest by, zgodnie z wymaganiami NCBiR, maszyna rozpoznawała jabłka w koronie drzewa i zbierała je samodzielnie do skrzyniopalet.
Nasza maszyna siłą rzeczy musi być podobna do któregoś z rozwiązań już opracowywanych na świecie, ponieważ jesteśmy w tych badaniach opóźnieni w stosunku do wielu krajów o dużej produkcji ogrodniczej. Gdyby w Polsce odpowiednie fundusze na takie badania były dostępne kilka lat temu, to któryś ośrodek naukowy mógłby wymyśleć coś, czego nikt wcześniej nie wymyślił, natomiast teraz jest o wiele trudniej opracować maszynę opartą na zupełnie odmiennych rozwiązaniach.

Maszyna do zbioru jabłek deserowych - jakie założenia projektu?

Podstawą naszego projektu są dwa elementy: po pierwsze - szybka identyfikacja owoców na drzewie; po drugie - szybki zbiór owoców bez ich uszkadzania - ewentualnie tylko przy takiej ilości uszkodzeń ile powstaje przy zbiorze ręcznym. Bez spełnienia tych dwóch warunków ta maszyna będzie się zbyt mało wydajna by zyskać uznanie sadowników.

Właśnie, w tytule projektu maszyna została zdefiniowana jako „ekonomiczna” – jak mamy to rozumieć?

Naszym celem jest aby nasza maszyna była tańsza od rozwiązań konkurencyjnych, ale nie mogę teraz zdradzić, w jaki sposób chcemy to osiągnąć.

Niemniej możemy przyjąć, że stanie się to dzięki wykorzystaniu autorskich rozwiązań?

Tak, większość rozwiązań będzie naszych własnych. Jednak nie wszystkie, bowiem 3-letni okres realizacji projektu wymusza częściowe zastosowanie rozwiązań, które są już dostępne na świecie. Tak jest na przykład z chwytakami owoców lub przenośnikami - będziemy korzystać z tych, które są dostępne w krótkim czasie. Będzie to tańsze niż opracowywanie tych podzespołów od podstaw. Proszę jednak pamiętać, że nasze całkowicie autorskie kombajny do zbioru porzeczek oraz wiśni i śliw opracowywaliśmy i doskonaliliśmy przez kilkanaście lat. Ale mam nadzieję, że ten projekt jest jaskółką, która uczyni wiosnę, i będą w przyszłości środki na doskonalenie tego typu rozwiązań w Polsce.

Projekt jest ograniczony czasowo?

Tak, mamy tylko 3 lata. W dodatku formuła konkursu jest taka, że musimy to zrobić w 3 fazach: w każdym roku przez 9 miesięcy pracujemy, a przez trzy kolejne nasza praca jest oceniana. W czasie okresów oceny nie wolno nam wydać żadnych pieniędzy na prace przewidziane w następnych fazach, więc nie możemy niczego zrobić z wyprzedzeniem. Może to stanowić poważne utrudnienie w pozyskaniu podzespołów najlepszych dla realizacji naszego celu, czyli opracowania maszyny o wysokiej wydajności i zapewniającej wysoką jakość zebranych owoców. I nie chodzi tu o szczegółowe rozpoznanie rynku i kontakty z producentami podzespołów, tylko o czas realizacji zamówień, który w ostatnich miesiącach bardzo się wydłużył.

Czy to znaczy, że za 3 lata maszyna będzie gotowa?

Taki jest wymóg konkursu i chociaż nie będziemy mieli czasu na optymalizację zastosowanych rozwiązań, to jesteśmy przekonani, że sprostamy wymaganiom konkursu i oczekiwaniom NCBiR, a przede wszystkim, że maszyna zostanie pozytywnie oceniona przez sadowników - kilku z nich już teraz zgodziło się na przetestowanie jej w swoich sadach. Zrobimy wszystko, aby tego zaufania sadowników nie zawieść.

InHort nie wyprodukuje maszyny - kto jest za to odpowiedzialny?

Liderem projektu jest firma Inwebit Sp. z o.o. z Poznania, zajmująca się projektami z zakresu robotyki i sztucznej inteligencji, która opracuje algorytmy rozpoznawania obrazu i sterowania chwytakami, a w końcowej fazie zintegruje efekty prac do działającej maszyny. Natomiast InHort będzie odpowiedzialny za weryfikację rozwiązań z perspektywy interakcji „maszyna-owoc” oraz „maszyna-roślina”. Będziemy również odpowiadać m.in. za stworzenie bazy danych zdjęć owoców, opracowanie systemu odbioru owoców od chwytaków i dostosowanie wielkości maszyny do charakterystyki sadu, czyli np. do szerokości międzyrzędzi.

Testy maszyny do mechanicznego zbioru jabłek deserowych  

Maszynę będziemy badać najpierw w naszych sadach doświadczalnych, a jeśli wyniki okażą się pozytywne, przetestujemy ją w warunkach sadu komercyjnego na wybranych odmianach. Nasze sady doświadczalne nie są, z oczywistych względów, w 100% prowadzone tak jak sady komercyjne, więc uzyskaliśmy już zapewnienie kilku sadowników prowadzących sady komercyjne w powiecie grójeckim, że będziemy mogli sprawdzić tam maszynę podczas zbioru jabłek wybranych odmian.

Dlaczego tylko wybranych odmian? Jakie to odmiany?

Nie jesteśmy w stanie sprawdzić maszyny na wszystkich odmianach, musieliśmy się na jakieś zdecydować. Wiadomo, że obecnie rynek ogranicza się w zasadzie do 5 podstawowych odmian, wybraliśmy więc te, które są w miarę popularne na rynku: Szampiona, grupę Gali, grupę Jonagolda. To nie był wybór podyktowany cechami gatunkowymi lecz popularnością odmian, żeby efekt naszej pracy przełożył się na wymierne korzyści. Niemniej mamy tu pewien przekrój typów: Gala charakteryzuje się najmniejszymi owocami, natomiast Szampion i Jonagold zdecydowanie większymi.

Ale to nie znaczy, że maszyna nie będzie mogła zrywać innych odmian?

Algorytm rozpoznawania owoców z założenia ma mieć możliwość uczenia się na różnych zbiorach danych - konkurs Infostrateg kładzie nacisk na sztuczną inteligencję. Więc w razie potrzeby oprogramowanie maszyny będzie mogło zostać nauczone rozpoznawania owoców innych odmian.

Maszyna ma pracować w nowoczesnym komercyjnym sadzie - rozumiem, że chodzi o ścianę owoconośną. Co z innymi typami prowadzenia drzew?

Owszem, nasza maszyna ma być dedykowana do zbioru jabłek na ścianie owoconośnej oraz na koronach wrzecionowych. Ściana owoconośna jest kierunkiem w którym idzie nasze sadownictwo intensywne. Oczywiście są również sady oparte na koronie wrzecionowej, ale one też coraz częściej są już przycinane mocniej, więc będziemy badać naszą maszynę na obu typach pokroju koron.

Jest więc ten projekt skorelowany w pewien sposób z cięciem listwowym?

My nie będziemy wybierać sadu pod kątem tego, czym został uformowany, nas interesuje pokrój korony. Liczymy się z tym, że w koronach bardziej rozbudowanych maszyna może mieć problem ze zbiorem owoców schowanych pod liśćmi, ale ściana owoconośna czy wąska korona wrzecionowa nie ma praktycznie owoców przysłoniętych - w tym kierunku muszą iść sadownicy jeśli chcą najbardziej efektywnie korzystać z maszyn tego typu. Oczywiście, można skonstruować maszynę, która będzie powoli wyszukiwać owoce pomiędzy liśćmi, ale może się to okazać nieefektywne ekonomicznie. Tu jest wybór pomiędzy zbiorem w tempie przypominającym zbiór ręczny, gdzie kosztem dodatkowym będzie praca maszyny, albo w tempie bardzo wydajnym, przy założeniu, że jakieś owoce mogą jednak pozostać na drzewach.

Z pewnością ta druga opcja będzie bardziej interesowała sadowników.

Konsultowaliśmy nasz pomysł z sadownikami, dlatego idziemy właśnie w stronę maszyny wysokowydajnej.

Można więc powiedzieć, że zrobotyzowana maszyna do zbioru jabłek deserowych stanie się powszechnie używana już w najbliższym pięcioleciu?

To będzie zależało nie tylko od tego, jaką maszynę zrobimy, ale również od warunków ekonomicznych. W tym roku z powodu wysokich kosztów energii i niskich cen zbytu duża ilość owoców nie trafiła do komór przechowalniczych. Jeśli tak będzie w kolejnych latach, to kalkulacja ekonomiczna może opóźnić powszechne używanie zrobotyzowanych maszyn do zbioru jabłek deserowych.

Ale też te jabłka nie trafiły do komór, bo nie zostały zebrane w optymalnym oknie zbioru z powodu braku pracowników, więc może zrobotyzowana maszyna do zbioru będzie tu jednak rozwiązaniem?

Owszem, problem braku pracowników stał się palący już przed rozpoczęciem zbiorów jabłek. Zapewne znaczna część sadowników zdecydowała się na wydłużenie okresu zbioru wiedząc z góry, że przy tak wysokich cenach prądu i tak niskich cenach jabłek nie będą przechowywać wszystkich owoców. Zrobotyzowana maszyna do zbioru jawi się w tym kontekście jako rozwiązanie zapewniające zbiór owoców niezależnie od ilości dostępnych pracowników sezonowych. Niemniej jednak cena jabłek przechowywanych do wiosny będzie tu wyznacznikiem możliwości i chęci inwestycyjnych sadowników.

Czy Pan, jako kierownik projektu ze strony Instytutu Ogrodnictwa, wyrazi opinię, że opracowywana maszyna zrewolucjonizuje polskie sadownictwo?

Na pewno będziemy się starali, żeby ta maszyna wyznaczyła nowe trendy w zbiorze owoców ziarnkowych deserowych. Obecnie mówimy tylko o jabłkach, ale mamy nadzieję, że będą dostępne dalsze fundusze na podobne projekty. Chcę podkreślić, że ten konkurs był pierwszym w Polsce, gdy fundusze w tej wielkości przeznaczono na badania w zakresie mechatroniki w rolnictwie. W konkursie Infostrateg IV w temacie 5. dofinansowanie uzyskały trzy zespoły. Cieszymy się, że takie badania i projekty zostały rozpoczęte, bo bez nich nie mamy szans na rozwój polskiego ogrodnictwa zgodnie z najnowszymi wymaganiami i światowymi trendami.

 Dziękuję za rozmowę.