A pandemia de COVID-19 prejudicou muitas plantas de processamento de aves quando os funcionários adoeceram. Com a ajuda de uma doação de US$ 1 milhão, os pesquisadores da Estação Experimental Agrícola de Arkansas logo começarão a projetar robótica para ajudar a aliviar essa tensão potencial.
O projeto será financiado por meio de uma proposta conjunta entre a Iniciativa Nacional de Robótica 3.0 da National Science Foundation e o Instituto Nacional de Alimentos e Agricultura do Departamento de Agricultura dos Estados Unidos.
Dongyi Wang, professor assistente de engenharia biológica e agrícola, é o principal investigador do projeto. Wang conduz pesquisas para a estação experimental, o braço de pesquisa da U of A System Division of Agriculture. Ele também tem um compromisso de pesquisa no Departamento de Ciência de Alimentos e um compromisso de ensino na Faculdade de Engenharia da U of A.
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Um dos principais focos do laboratório de Wang é entender quais tarefas os sistemas robóticos e automatizados podem realizar.
“Estamos tentando explorar as oportunidades e ver como a automação pode ajudar a indústria agrícola e a indústria alimentícia”, disse Wang.
Este projeto de quatro anos levará ao desenvolvimento de um sistema robótico que pode pendurar frango cru como os trabalhadores humanos fazem para atender às necessidades de longo prazo da indústria avícola.
Plantas de processamento de aves
Em 2021, os EUA produziram 59,2 bilhões de libras de frangos de corte (26,8 bilhões de kg), de acordo com o USDA. O Arkansas ficou em terceiro lugar no país, produzindo 1 bilhão de frangos – 7,46 bilhões de libras de carne (33,8 bilhões de kg) no valor de US$ 3,97 bilhões (R$ 201,7 bilhões) – em 2021, de acordo com o Arkansas Agriculture Profile 2022.
Muitas das etapas para processar o frango já são automatizadas nas plantas de processamento, disse Wang. O abate e a evisceração não dependem realmente das pessoas. Pendurar novamente o frango cru é uma das principais etapas que depende do trabalho humano. Os trabalhadores da linha de processamento penduram as aves em linhas transportadoras que seguem para as etapas de desossa, corte de asas e embalagem.
Além de Wang, a equipe inclui os co-PIs Wan Shou, professor assistente do Departamento de Engenharia Mecânica da U of A, e Yu She, professor assistente do Departamento de Engenharia Industrial da Purdue University. Casey Owens, professor de ciência avícola da Novus International, e Philip Crandall, professor de ciência alimentar, ambos da Estação Experimental Agrícola de Arkansas, também estarão envolvidos na pesquisa.
Para criar o sistema de automação, os pesquisadores personalizarão as pinças sensoriais táteis e desenvolverão um sistema de imagem 3D de alta resolução e alta velocidade, disse Wang. O sistema de imagem 3D permitirá que os braços robóticos diferenciem entre o frango mais alto e o restante da pilha e indicará os pontos-chave predeterminados para a captura do frango. Um dos principais desafios é desenvolver uma pinça que segure o frango de forma confiável sem prejudicar a qualidade da carne.
Shou projetará os sensores táteis e Ela projetará a mão robótica. Ao integrar esses desenvolvimentos, os robôs poderão ajustar sua aderência com base em quão lisa é a superfície para garantir que o pássaro esteja seguro.
“Em vez de comprar uma mão robótica cara, vamos projetar e fabricar uma mão robótica com custo mais baixo com a ajuda da impressão 3D”, disse Shou.
O foco de Wang para este projeto é programar os dois robôs para trabalhar como mãos humanas e completar a tarefa de pendurar o frango sem problemas como os braços batendo um no outro.
Eles testarão a robótica na planta piloto de processamento de frango da estação experimental, com Owens supervisionando a qualidade da carne manuseada pelos braços robóticos. A equipe também usará este projeto para oportunidades em educação e, com a ajuda de Crandall, atividades de extensão voltadas para aves e indústrias alimentícias mais amplas.
Shou e She estão entusiasmados para trabalhar neste projeto por causa dos avanços que pretendem fazer em inteligência artificial e capacidades de detecção multimodal para sistemas robóticos inteligentes.
“Com o novo sistema robótico, vamos gerar novos conhecimentos sobre mecânica e controle”, disse ela.
Shou expressou confiança na equipe para realizar esses avanços.
“Temos uma grande equipe para enfrentar o projeto proposto”, disse Shou, destacando as múltiplas disciplinas que a pesquisa envolve, incluindo fabricação, sensores, robótica, mecânica, visão computacional e aprendizado de máquina. “Tem aplicações muito promissoras para a sociedade”, disse ele.
Wang visualiza este projeto beneficiando as áreas científicas de detecção tátil, imagem 3D, controle robótico duplo e algoritmos. Ele também vê isso beneficiando a própria indústria avícola.
“É muito, muito emocionante que esse tipo de tecnologia, talvez não agora, mas potencialmente, possa ajudar o desenvolvimento econômico local e a indústria local”, disse Wang.
