研究人员开发了智能切割和去骨系统

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佐治亚理工学院研究所(GTRI)的研究人员开发了一种原型系统,该系统使用先进的成像技术和机器人切割臂来自动去除鸡肉的骨头。

据说智能切割和去骨系统采用3D视觉系统来确定切割特定鸟类的位置。该设备自动执行精确切割,优化产量,同时也大大降低了成品中骨碎片的风险。

“每只鸟的大小和形状都是独一无二的,”GTRI食品加工技术部负责人加里·麦克默里(Gary McMurray)说。“因此,我们开发了传感和驱动系统,使自动去骨系统能够适应每只鸟,而不是强迫鸟服从机器。”

GTRI研究工程师Michael Matthews解释说,在操作中,在切割之前,一只鸟被放置在视觉系统的前面。视觉系统的工作原理是对鸟的外部的不同位置点进行3D测量。然后,使用这些点作为输入,自定义算法通过估计骨骼和韧带等内部结构的位置来定义适当的切割。

“我们的统计研究表明,我们的外部测量与鸟类的内部结构非常相关,因此将过渡到理想的切割路径,”马修斯说。“在我们的原型设备中,所有的东西都被注册到校准的参考框架中,使我们能够处理所有的切割几何形状,并精确地对齐鸟和切割机器人。能够测试所有可能的切割几何形状,将使我们能够设计出更小、更简化的最终系统。”

根据一份声明,原型机使用一个固定的两自由度切割机器人进行简单的平面切割。鸟被安装在一个六自由度的机械臂上,允许鸟和切割机器人对齐到任何想要的位置。机械臂将鸟置于视觉系统之下,然后相对于切割机器人移动鸟。

研究工程师胡爱平表示,该系统采用了一种力反馈算法,可以检测到从肉到骨头的转变。这种检测能力使切割刀可以沿着骨头表面移动,同时保持恒定的力。

因为韧带是附着在骨头上的,所以保持与骨头的接触可以让刀切到肩关节周围的所有韧带,而不会切到骨头本身。类似的方法也可以用于鸟的其他部位,这些部位的肉必须与骨头分开。

胡解释说,力反馈算法使用了一个贴在刀柄上的力传感器。在切割过程中,传感器使机器人能够检测到即将与骨头接触。然后,系统不再直接切割骨头,而是引导切割工具在骨头周围适当地绕行。

胡教授说:“需要进行微调来调整力阈值,以便能够区分肉、肌腱、韧带和骨头,它们都有不同的材料特性。”

麦克默里表示,他希望智能去骨系统能够达到甚至超过人工流程的效率。