في مجال الزراعة، يواجه قطف المحاصيل مثل الفراولة والهليون والتفاح نقصًا طويل الأمد في العمال الماهرين. لذلك، يعمل الباحثون بنشاط على تطوير روبوتات القطف لتقديم مساعدة فعالة للشركات الزراعية. ومع ذلك، صرح البروفيسور Andreas Nüchter في علم الروبوتات بجامعة Julius Maximilian University of Würzburg (JMU) بأنه على الرغم من ظهور نماذج أولية متعددة لروبوتات القطف، إلا أن أداءها لم يصل بعد إلى المستوى المثالي.

للتغلب على هذه الصعوبة، تعاون فريق Nüchter مع معهد Leibniz للهندسة الزراعية والاقتصاد الحيوي (ATB)، وطوروا نظام ماسح ليزر ثلاثي الأبعاد جديدًا. صُمم هذا النظام خصيصًا للروبوتات الميدانية، بهدف قياس حالة النباتات بدقة، مثل محتوى الماء في الفاكهة وغيرها من المؤشرات الرئيسية، لتقديم أساس علمي لتحديد أفضل وقت للحصاد.

حاليًا، نجح فريق بقيادة الدكتورة Manuela Zude-Sasse من ATB في تركيب واختبار أولي للنظام في موقع اختبار بوتسدام. تم نشر ماسح الليزر ثلاثي الأبعاد في محطة استشعار تحيط بـ120 شجرة تفاح، وحقق الاختبار الأول نتائج مذهلة.

أوضحت الدكتورة Zude-Sasse أن فهم مرحلة نضج الفاكهة أمر حاسم لإنتاج منتجات البستنة، حيث يساعد في تحسين أوقات الزراعة والحصاد والتخزين. في ظل تغير المناخ العالمي الذي يجعل ظروف النمو أكثر تنوعًا، فإن الإمساك الدقيق ببيانات تطور الفاكهة ليس مهمًا فقط للنمذجة العلمية، بل هو أيضًا مفتاح تطبيق روبوتات القطف التجارية في المستقبل.

من المتوقع أن يستمر نظام الاستشعار الجديد في العمل في موقع اختبار ATB حتى نوفمبر 2025، لمراقبة نمو 120 شجرة تفاح على المدى الطويل. صُمم النظام ليكون قويًا ومتينًا، قادرًا على مقاومة الرياح والأمطار، ويعمل بثبات في نطاق درجات حرارة من 0 إلى 40 درجة مئوية. يعتمد على مبدأ الضوء المهيكل، حيث يقوم بإسقاط أضواء بثلاثة أطوال موجية مختلفة على النباتات، ويحلل الإشارات المنعكسة للحصول على معلومات مكانية دقيقة للنبات. تفتح هذه الخاصية إمكانيات جديدة لتسجيل الخصائص الفسيولوجية للنباتات، مثل محتوى الماء.

من الجدير بالذكر أن ماسح الليزر ثلاثي الأبعاد صُمم لأغراض تجريبية، وقوة الليزر عالية، وقد يؤدي النظر المباشر إليه إلى إتلاف العينين. لذلك، فرض ATB ضوابط صارمة على الدخول والخروج من منطقة القياس، لضمان عدم دخول الأشخاص غير المدربين إلى منطقة الماسح.

يعتمد المشروع على التراكم العميق لـJMU Robotics في تطوير المعدات البصرية، والخبرة الغنية لـATB في أبحاث المحاصيل وتحليل النباتات الميدانية. سيؤدي استخدام ماسح النباتات ثلاثي الأبعاد الجديد إلى تحسين أساس البيانات لعمل النمذجة، وتقديم دعم قوي لصياغة مواصفات روبوتات القطف المستقبلية.