Tóm tại: Một số nước đã có nghiên cứu về thiết bị thu hoạch dứa tự động, song các thiết bị nghiên cứu cịn ít được áp dụng trong thực tế sản xuất, các thiết bị được áp dụng hiện nay chỉ phù hợp với điều kiện địa hình đồi núi,
đất cứng, không phù hợp với vùng đất yếu ở Tây Nam Bộ.
1.3. Tổng quan về các cơng trình nghiên cứu về thiết bị tự động hóa trong thu hoạch nơng sản trên thế giới. thu hoạch nơng sản trên thế giới.
1.3.1. Các cơng trình nghiên cứu robot trong lĩnh vực nông nghiệp
Mục tiêu của ngành nông nghiệp không những đảm bảo yêu cầu về lương thực cho dân số ngày càng tăng, mà còn chú trọng đến phương thức canh tác theo hướng bền vững, xem xét đến ảnh hưởng của biến đổi khí hậu, phát triển nơng thơn, bảo vệ mơi trường, công bằng xã hội và phương thức tiêu thụ sản phẩm. Thách thức to lớn địi hỏi những giải pháp tiên tiến về cơng nghệ để giúp nâng cao hiệu quả trong sản xuất nơng nghiệp, đó là việc sử dụng các công nghệ tiên tiến áp dụng vào trong công tác thu hoạch nhằm hạn chế sự thiếu hụt nguồn nhân lực trong thời vụ. Khơng thể khơng nói tới sự góp mặt của robot phục vụ nơng nghiệp và ứng dụng trí tuệ thơng minh nhân tạo. Nơng nghiệp đang nhanh chóng trở thành một ngành cơng nghiệp cơng nghệ cao đầy tiềm năng, thu hút các chuyên gia mới, các cơng ty và các nhà đầu tư đang có xu hướng tiệm cận gần với nền nông nghiệp tiên tiến. Cơng nghệ đang phát triển nhanh chóng, khơng chỉ thúc đẩy khả năng sản xuất của nơng dân mà cịn thúc đẩy cơng nghệ tự động hóa và các liên hợp máy ngày càng đáp ứng được yêu cầu thu hoạch cho nông dân.
Một mối quan tâm khác là thiếu lao động trẻ và lành nghề trong nông nghiệp. Khi mùa thu hoạch đến, không dễ dàng để huy động một lực lượng đủ cho công việc đồng áng kéo dài trong điều kiện ngoài trời khắc nghiệt và tiềm ẩn nhiều tai nạn. Tại nhiều vùng nông thơn, lực lượng lao động làm việc ngồi cánh đồng đã giảm đến mức báo động.
Đầu những năm 1960, các dự án trên các hệ thống tự động và máy kéo tự động đã khởi đầu, tạo triển vọng ứng dụng các thiết bị không người lái phục vụ cho nông lâm nghiệp. Dựa trên phương thức tiếp cận hành vi, các phương tiện vận chuyển trên cánh đồng được tích hợp với hệ thống cảm biến, công nghệ
robot làm nhiệm vụ thu hoạch cây ăn trái, nông sản tự động được thiết kế điển hình như robot hái cam của tác giả Hannan [10], Robot hái dâu tây của tác giả Kondo [11], [12] và Robot thu hoạch cà chua của tác giả Ling [14] và thu hoạch cà chua của tác giả A. Yeshmukhametov [56] được phát triển trong các phịng thí nghiệm. Bên cạnh đó, các nhóm nghiên cứu cịn sử dụng phương pháp thị giác máy để trích xuất thơng tin liên quan để tổng hợp hình ảnh quả cà chua trong quá trình thu hoạch của tác giả Li [13].
Sử dụng các Robot vào nông nghiệp sẽ tạo ra những cơ hội to lớn do: Mặt hàng nông sản đa dạng, khối lượng cần thu hoạch lớn, giá thành nhân công lao động… Thế giới của nông nghiệp với sự phát triển của các robot nơng nghiệp sẽ cịn tiếp tục lớn mạnh. Robot nơng nghiệp đã góp phần tối ưu hóa năng suất lao động trong khi giảm tối thiểu các chi phí về năng lượng, nước và thời gian, đó là điều mà mọi công nghệ tương lai đang hướng tới.
Hệ thống thu hoạch trái cây và rau tự động đã có nhiều cơng trình quan tâm nghiên cứu, tuy nhiên các hệ thống đó đến nay vẫn chưa được thương mại hóa trên thị trường nơng nghiệp mà chỉ dừng lại trong phịng thí nghiệm như hệ thống robot thu hoạch cà chua của tác giả Kondo [15], hệ thống thu hoạch quả cherry của tác giả Tanigaki [17], robot thu hoạch ớt ngọt trong nhà kính của tác giả Hemming [19], robot thu hoạch quả kiwi tự động của tác giả Scarfe [20], hệ thống thu hoạch táo tự động dưới hướng dẫn của thị giác máy của tác giả Ji [21]. Ngồi ra, các nhóm nghiên cứu cịn sử dụng các thuật tốn như: Phát hiện quả xồi dựa trên hình ảnh dùng giải thuật fast R-CNN của tác giả
R.Girshick [23], cũng dùng giải thuật fast R-CNN để giảm bớt những hạn chế chọn các giống cây ớt kém chất lượng, tác giả đã giới thiệu một hệ thống thị giác robot có thể ước tính chính xác số lượng và chất lượng của ớt ngọt. Hệ thống này bao gồm ba phần: phát hiện, ước tính chất lượng và theo dõi của tác giả Halstead [24], một cơng trình nghiên cứu đếm táo và cam dựa trên thuật tốn Deep learning giúp đếm chính xác trái cây trong mơi trường khơng có cấu trúc. Việc thu được số lượng quả đáng tin cậy là một thách thức vì sự khác biệt về ngoại hình do sự thay đổi ánh sáng và sự kết dính từ tán lá và các quả lân cận của tác giả Chen [25]
Các khó khăn của hệ thống thu hoạch tự động được sử dụng trong nông nghiệp: Môi trường làm việc luôn biến động theo thời tiết, mùa vụ; yêu cầu có chọn lọc trong q trình thu hoạch; khơng phá hủy cây và quả trong quá trình thu hoạch và vận chuyển.
Bên cạnh các khó khăn trên trong q trình thu hoạch của các cây ăn quả thì thu hoạch quả dứa là cây nhiệt đới, chỉ một số ít quốc gia có thể trồng được đặc biệt tại Việt Nam cần chú ý về: địa hình rất khó di chuyển hệ thống cơ giới; đặc trưng của cây dứa là tai dứa, quả dứa có nét tương đồng gần giống nhau rất khó phân biệt.
1.3.2. Tổng quan các cơng trình nghiên cứu về thiết bị thu hoạch quả dứa
Tác giả Trương Nhật Hồng trong cơng trình nghiên cứu [60] đã giới thiệu cơ cấu tự động cắt quả dứa (hình 1.10) trên tạp chí SCI, tuy nhiên hệ thống này được sử dụng trên máy thu hoạch dứa trồng trên cánh đồng có nền đất cứng.