Robot hái trái cây khó nhất ở khâu nhận ra quả nào đã chín, vì màu quả thay đổi theo ánh nắng từng giờ, quả nấp sau lá hoặc chồng lên nhau, và độ chín mà người hái cảm nhận bằng ngón tay thì một cái camera không chạm vào được. Cánh tay gắp chỉ là bài toán thứ hai.
Chào bạn, đây là Nhà Phát Minh. Tập này mình đi vào một nhà màng trồng cà chua trên cao nguyên, nơi một nhóm kỹ sư cơ điện tử và một anh chủ vườn cùng làm một con robot hái quả, và cùng phát hiện ra rằng để robot hái được thì đôi khi phải đổi luôn cách trồng.
Vấn đề của nhà vườn: không thiếu cây, thiếu người hái
Anh chủ vườn trong câu chuyện này trồng cà chua trong nhà màng đã lâu. Năm nào anh cũng gặp một chuyện: tới mùa thu hoạch rộ, người làm thuê khó tìm, và người mới thì hái sai. Có người giật mạnh làm gãy cả chùm non. Có người hái quả còn xanh vì tưởng vậy là đủ. Có người để sót quả chín nẫu phía sau lá, vài hôm sau cả chùm hỏng lây.
Anh không cần robot thông minh như trong phim. Anh cần một thứ đi dọc luống, hái đúng quả tới độ, không làm hỏng cây. Nghe khiêm tốn, nhưng chữ nào cũng khó.
Nhóm kỹ sư đến vườn anh với một cánh tay robot mượn từ phòng thí nghiệm và một cái camera màu. Họ tính rất gọn: quả đỏ là chín, quả xanh là chưa, camera tìm màu đỏ, cánh tay vươn tới gắp.
Ngay tuần đầu, cái công thức gọn gàng đó đã sai ở ba chỗ.
Ba lần camera nhìn nhầm quả chín
Chỗ sai thứ nhất là ánh sáng. Buổi sáng sớm, nắng xuyên qua mái nhà màng có màu hơi vàng, quả ửng hồng trông như đã đỏ. Buổi trưa nắng gắt, quả đỏ thật lại bị chói bạc một mảng. Lúc trời có mây, mọi thứ ngả xanh xám. Cùng một quả, camera chụp ở ba giờ khác nhau cho ra ba màu khác nhau.
Chỗ sai thứ hai là lá và quả che nhau. Người hái nghiêng đầu, vạch lá, nhìn từ bên dưới. Camera đặt cố định chỉ thấy mặt trước của chùm. Nó đếm thiếu quả nấp phía sau, và nhiều lần nó thấy một mảng đỏ mà thật ra là hai nửa của hai quả khác nhau nằm sát nhau.
Chỗ sai thứ ba tinh tế nhất: độ chín không chỉ là màu. Anh chủ vườn giải thích rằng quả để bán đi xa thì phải hái khi vừa ửng, để đi đường vài ngày là vừa đỏ, còn quả bán ngay ở chợ gần thì mới để đỏ trên cây. Tức là cùng một quả, hôm nay có thể là chín với khách này mà là quá chín với khách kia. Anh còn bóp nhẹ bằng hai ngón tay để biết quả đã mềm tới đâu.
Tới đây nhóm hiểu rằng câu hỏi quả này chín chưa không có một đáp án duy nhất. Nó phụ thuộc vào ai sẽ ăn quả đó và ăn khi nào.
Ý tưởng đảo ngược: hái vào ban đêm với ánh sáng tự mang theo
Cách sửa hay nhất đến từ một câu đùa: nắng làm rối mắt robot thì cho nó đi hái lúc không có nắng. Cả nhóm cười, rồi im lặng nhìn nhau.
Họ thử cho robot chạy vào buổi tối, mang theo một dải đèn trắng đều gắn quanh camera. Lúc này, ánh sáng mà camera nhận được là do chính nó quyết định, lần nào cũng giống lần nào. Màu quả bắt đầu ổn định. Cùng một quả, chụp tối qua và tối nay ra gần như cùng một màu. Robot lại có thêm cả một ca làm mà trước đó chẳng ai muốn nhận.
Ý tưởng này đáng nhớ không vì nó tân tiến, mà vì nó đổi câu hỏi. Thay vì hỏi làm sao để camera nhìn giỏi dưới mọi loại ánh sáng, nhóm hỏi làm sao để khỏi phải nhìn dưới mọi loại ánh sáng. Người phát minh giỏi thường đi đường vòng kiểu vậy: không đánh thẳng vào chỗ khó, mà dọn cho chỗ khó biến mất.
Với chuyện độ chín theo khách hàng, họ để anh chủ vườn chọn mỗi sáng một mức: hôm nay hái ửng hay hái đỏ. Robot không cần hiểu thị trường. Người hiểu thị trường chỉ cần một cái nút.
Cuống quả và bàn tay mềm: hái chứ không giật
Tìm ra quả rồi, bài toán kế tiếp là tách nó khỏi cây. Người hái có kinh nghiệm hiếm khi giật. Họ bẻ cuống ở đúng khớp gãy tự nhiên, hoặc dùng kéo cắt sát. Giật mạnh thì rách vỏ, hoặc kéo theo cả chùm quả non chưa tới lượt.
Bản mẫu đầu dùng kẹp cứng hai ngón. Kẹp chặt thì dập quả, kẹp lỏng thì quả trượt. Nhóm chuyển sang một đầu gắp mềm bằng cao su bơm hơi, ôm quả thay vì kẹp, rồi xoay nhẹ một góc để cuống tự gãy ở khớp. Với loại quả cuống dai, họ gắn thêm một lưỡi cắt nhỏ ngay trên đầu gắp.
Có một bài học nhỏ ở đây mà ai làm robot nông nghiệp cũng gặp. Tốc độ của robot không cần bằng người. Một người hái giỏi rất nhanh tay. Robot chậm hơn nhiều, nhưng nó không nghỉ trưa, không đau lưng, và làm được suốt đêm. Thứ nhà vườn cần là một lượng quả hái đúng đủ nhiều mỗi ngày, chứ không phải một kỷ lục tốc độ.
Còn quả nào robot không chắc, nó để lại và đánh dấu vị trí. Sáng hôm sau người đi một vòng hái nốt. Robot làm phần chắc chắn, người làm phần mơ hồ.
Đổi cách trồng để máy hái được
Chuyện cuối cùng mới là chuyện lớn nhất. Sau một mùa thử, anh chủ vườn tự đề nghị trồng lại một luống theo kiểu khác: cây leo thẳng trên dây, tỉa bớt lá quanh chùm quả, các chùm treo gần cùng một độ cao, lối đi giữa hai luống đủ rộng và phẳng. Với luống này, tỷ lệ robot hái trúng tăng rõ, còn người đi hái cũng thấy dễ hơn.
Người làm máy nông nghiệp lúc đầu hay muốn robot thích nghi với vườn như nó đang có. Nhưng nông cụ thường đi theo chiều ngược lại. Khi máy gặt ra đời, ruộng cũng dần được làm lại cho bằng phẳng và thẳng hàng hơn để máy đi được. Máy và cách trồng đổi theo nhau.
Đó là lý do robot hái quả hiện nay chạy tốt nhất trong nhà màng, nơi con người đã sắp xếp cây cối gọn gàng, còn trong vườn cây ăn trái xum xuê kiểu miệt vườn thì vẫn còn rất xa.
Nếu bạn đang nghĩ tới một cái máy cho nông nghiệp, hãy hỏi thêm một câu: mình có dám đề nghị người nông dân đổi một chút cách làm để gặp cái máy ở giữa đường không. Nhiều phát minh ra đời được chính nhờ câu hỏi đó.
Câu hỏi thường gặp
Robot hái trái cây đã dùng được ở Việt Nam chưa?
Chủ yếu vẫn ở mức thử nghiệm, trong nhà màng trồng gọn gàng. Vườn cây ăn trái truyền thống cây to, tán rậm, đất không phẳng nên robot còn rất khó làm.
Vì sao robot hái quả không dùng kẹp cứng?
Kẹp cứng dễ làm dập hoặc trượt quả vì mỗi quả to nhỏ và mềm cứng khác nhau. Đầu gắp mềm ôm quả đều hơn và chịu được sai lệch nhỏ về vị trí, nên ít làm hỏng hàng.
Camera nhận ra quả chín dựa vào gì?
Chủ yếu dựa vào màu sắc và hình dạng, học từ rất nhiều ảnh quả ở các độ chín khác nhau. Vì màu phụ thuộc ánh sáng, nhiều hệ thống tự mang đèn riêng để ánh sáng lúc chụp luôn giống nhau.
Loại quả nào khó hái bằng robot nhất?
Những quả mềm, dễ dập, mọc lẫn trong tán lá dày hoặc có cuống dai thường khó nhất. Quả mọc thành chùm đều trên giàn thẳng thì dễ hơn nhiều.
Người nông dân có cần học gì khi dùng robot hái quả?
Họ cần hiểu robot làm tốt ở đâu và kém ở đâu, biết chọn mức độ chín cho từng đợt hái, và sẵn lòng sắp xếp luống trồng cho gọn. Phần quả robot bỏ qua vẫn cần người đi hái lại.
