В рамках дипломного проєкту нідерландські студенти створили систему, що запобігає пошкодженню броколі під час збирання
Студенти Джаспер Кеулен і Рус ван Леувен створили систему транспортування броколі з механізмом, що запобігає пошкодженню під час падіння
У господарстві Verdonk Broccoli (Нідерланди) почали працювати чотири причепи для збору врожаю, оснащені новою системою запобігання падінню броколі. Її розробили студенти університету прикладних наук Avans у місті Ден-Бош — Рус ван Леувен та Яспер Кьолен.
Система поєднує транспортувальні конвеєри, що утворюють так званий м’який перехід між роботом для збирання броколі та ящиками, куди надходить урожай. Завдяки цьому головки броколі не пошкоджуються під час падіння, а наповнення ящиків відбувається автоматично. Розробку вже випробували на полі — система встановлена на чотирьох збиральних причепах, які можна використовувати як у парі з роботом, так і під час ручного збирання.
Власниця господарства Сабіна Вердонк відзначає, що вражена результатом: «Фантастично, чого вони досягли. Ми раді поділитися цим досвідом із колегами. Такі молоді інженери заслуговують на визнання».
За словами авторів, їхній дипломний проєкт вийшов далеко за межі стандартного студентського завдання: «Зазвичай усе закінчується кресленням. Ми ж дійшли до повної реалізації — від концепту до готової системи», — розповідає Рус ван Леувен.
Інженерна співпраця: від ідеї до робочої системи
Компанія Verdonk Broccoli придбала робота для збирання броколі, який розробляє стартап Cythe. Проте в базовій комплектації машина не мала системи розвантаження врожаю. Прототип робота обладнано затискним конвеєром, що подає зібрану броколі на стрічку, але подальше транспортування до ящиків фермер мав забезпечити самостійно.
Під час випробувань у 2024 році робот працював із розвантажувальною стрічкою, закріпленою на поворотному кільці над трактором. Вона спрямовувала броколі у два ящики, встановлені на передньому навішуванні. Поки Cythe вдосконалювала саму машину, студенти розробляли надійну систему транспортування до причепа для збору врожаю та механізм, що запобігає пошкодженню броколі під час завантаження.
Щоб передати броколі від робота до причепа, необхідно було створити телескопічний конвеєр, який долає проліт від 5,5 до 10,5 м — саме на такій відстані рухається причіп, який йде по фіксованих коліях. Конвеєром керують із трактора. Компанія Verdonk дала студентам повну свободу у проєктуванні й профінансувала матеріали. Система працює, хоча обертання поворотного кільця поки що залишається уривчастим — через відсутність гальмівного двигуна, який планують додати пізніше.
Для подачі зібраної броколі до збиральних причепів створили телескопічну конвеєрну стрічку, здатну долати відстань від 5,5 до 10,5 метра
Відпрацювання механіки
Під час перших польових випробувань причіп для збору врожаю рухався з лівого боку робота, приймаючи броколі на коротку стрічку, розташовану в його задній частині. Звідти головки потрапляли на головний конвеєр усередині причепа, який за допомогою дефлектора рівномірно розподіляв урожай по ящиках — один за одним.
Коли агрегат розвертався на краю ділянки, відстань між роботом і причепом сягала близько 30 метрів. Це створювало значне навантаження на систему транспортування.
«Ймовірно, варто буде працювати меншими блоками або чергувати ранні сорти між рядами. Поки головне — забезпечити стабільну роботу механіки», — зазначає Сабіна Вердонк.
Щоб компенсувати таку дистанцію, телескопічний конвеєр висувається переважно вбік, а не вперед, і з’єднується зі складним конвеєром, змонтованим на задній частині причепа. Під час транспортування дорогою цей складний конвеєр можна скласти, щоб він не виступав за габарити машини. На кінці телескопічної стрічки закріплено металеве кільце, яке фіксується на штифті — своєрідному буксирному гаку складного конвеєра, забезпечуючи надійне зчеплення між двома частинами системи.
Система оснащена сенсорами, які контролюють рівень заповнення ящиків. Щойно контейнер наповнюється, датчик фіксує це, і транспортер автоматично перемикається на наступний. Робота відбувається послідовно: спершу заповнюється лівий ряд, потім правий — без ривків і зупинок.
Наразі систему запобігання падінню вже встановлено на чотирьох збиральних причепах. Вона ефективно працює як у парі з роботом, так і під час традиційного ручного збирання, коли броколі подають на транспортер вручну.
«Звісно, це ще прототип, але він уже демонструє свій потенціал. Є над чим працювати, проте ми бачимо великі можливості для вдосконалення», — зазначає Яспер Кьолен.
Керований камерою
Робот для збирання броколі все ще привертає увагу своєю незвичною конструкцією. Із міркувань безпеки його корпус із двох боків закрито захисними панелями, тому внутрішній механізм майже не видно. Усередині машини працюють п’ять роботизованих маніпуляторів, керованих системою камер. Коли камера фіксує броколі потрібного діаметра, маніпулятор із захоплювачем і ножем опускається вниз. Захоплювач обережно розсуває листя, фіксує головку, після чого ріжальний елемент зрізає броколі й утримує її. Потім маніпулятор переміщує врожай на внутрішній конвеєр робота.
У новій версії конструкції маніпулятори розташовані у два ряди в шаховому порядку, тоді як у першому прототипі вони стояли в один ряд — це підвищило ефективність збирання та зменшило пропуски.
Робот рухається зі швидкістю близько 1,1 км/год, незалежно від густоти рослин.
«Щоб працювати ефективно, потрібно точно визначити, який обсяг броколі можна зібрати за прохід. На практиці це переважно другий або третій зріз, адже під час першого врожай зазвичай менший», — пояснює Сабіна Вердонк.
Сенсорна система визначає момент, коли брезент можна витягнути з ящика, після чого він автоматично переміщується до наступного
Шлях розвитку
Компанія Verdonk Broccoli придбала робота для збирання врожаю в AHS (Automated Harvest Solutions). Спочатку машину планували виготовляти у США, однак для відповідності європейським стандартам її вирішили адаптувати силами компанії Allsum. У 2024 році серійний зразок було зібрано в Нідерландах на підприємстві Tec 4 Motion.
Успішна співпраця між Tec 4 Motion і AHS привела до створення у 2025 році нової компанії Cythe, яка зосередилася на подальшому розвитку роботизованих систем для овочівництва. Наразі у виробництві перебувають два нові роботи для збирання броколі, які влітку 2025 року мають розпочати роботу на фермах у Великій Британії та Іспанії.
Автоматизація овочівництва набирає темпів, і проєкти на кшталт Cythe показують, що роботизоване збирання стає реальністю. Складні культури, як-от броколі, довго вважалися занадто делікатними для машин, але сучасні сенсори, камери та м’які маніпулятори поступово змінюють ситуацію. Уже найближчими роками такі рішення можуть суттєво знизити дефіцит робочої сили на фермах і підвищити стабільність виробництва.
Прикметно, що ідея, котра народилася як студентський дипломний проєкт, легко перетворилася на реальне виробниче рішення. Вдосконалена практикантами машина сьогодні працює на полі — і це найкраща ілюстрація майбутнього агротехнологій.