Praca z ramieniem – proces pomiaru
System działa obecnie półautomatycznie. Przed pomiarem operator wybiera w GUI reprezentatywne drzewo i konkretne liście lub owoce do badania. Po zatrzymaniu platformy przy drzewie operator wskazuje cel na obrazie lub manipulatorze, a ramię precyzyjnie pozycjonuje komorę pomiarową przy powierzchni liścia czy skórki jabłka. Komora częściowo izoluje wnętrze od zewnętrznych warunków świetlnych, co umożliwia kontrolowany pomiar.
Podczas finalnej fazy ruchu ramię porusza się bardzo wolno i ostrożnie, aby nie uszkodzić liści. Gdy czujnik znajduje się w odpowiedniej odległości, uruchamia się sekwencja pomiarowa: diody UV-LED emitują błysk ultrafioletu, a spektrometr rejestruje fluorescencję. Analiza widma trwa kilkanaście sekund, po czym na ekranie pojawia się komunikat: „pestycyd WYKRYTY / NIE WYKRYTO” i przybliżone stężenie.
Zakres ruchu i rodzaje pomiarów
Ramię z sześcioma stopniami swobody umożliwia dowolną orientację komory w przestrzeni 3D. Zasięg ~1–1,5 m pozwala sięgać zarówno do nisko rosnących owoców, jak i do tych wysoko w koronie. Dzięki dokładności ~0,1 mm czujnik może wielokrotnie trafiać w ten sam fragment liścia, co zapewnia powtarzalność pomiarów.
Pomiar to spektrometria UV-Vis/NIR z detekcją fluorescencji. Emitowane ultrafioletowe światło wzbudza ewentualną fluorescencję cząstek pestycydu, a spektrometr rejestruje widmo odbitego i emitowanego światła. Charakterystyczne piki w widmie pozwalają na identyfikację i oszacowanie stężenia analitu.
Wyniki testów i wnioski praktyczne
Testy polowe potwierdziły, że system działa stabilnie w szerokim zakresie temperatur (wiosna–jesień). Amortyzowana konstrukcja i unieruchomienie platformy (podpórki) zapewniają maksymalną precyzję. Pomiary są powtarzalne – ramię może wielokrotnie ustawiać czujnik w to samo miejsce na liściu. Jeden pomiar (ruch, stabilizacja, akwizycja i wycofanie komory) trwa kilkadziesiąt sekund, co umożliwia wykonanie kilkudziesięciu pomiarów w ciągu godziny.
Dla porównania, tradycyjna metoda (pobranie liścia i analiza chromatograficzna) wymagała dni pracy laboratoryjnej. Automatyzacja znacząco obniża koszty oraz skraca czas uzyskania wyników.
Znaczenie technologii dla rolnictwa precyzyjnego
Dzięki integracji cobota z zaawansowaną spektroskopią UV-Vis/fluorescencją uzyskaliśmy system umożliwiający szybkie i dokładne pomiary bezpośrednio w sadzie. Proces monitorowania resztek pestycydów stał się prostszy i bardziej efektywny. W przyszłości pełna automatyzacja pozwoli, aby robot samodzielnie skanował drzewa, wybierał liście do pomiaru i raportował wyniki w czasie rzeczywistym.
To innowacyjne rozwiązanie wpisuje się w koncepcję rolnictwa precyzyjnego i zrównoważonej ochrony roślin, ograniczając nadmierne stosowanie pestycydów i minimalizując wpływ chemii na środowisko.
