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ROBIT AI食品自动化帮助缩短食品生产时间，减少浪费
劳动力供应短缺是一个全球性问题，但或许没有哪个地方比日本的问题更为严峻。由于出生率下降和人口老龄化，到2040年日本的劳动力预计将减少12%1。从食品加工到餐厅服务，日本食品行业整个供应链也感受到了巨大的压力。食品行业的智能自动化，为日渐凸显的劳动力短缺挑战提供了一种潜在的解决方案。食品生产的自动化可以取代重复性强或有危险性的工作，从而减少人工，并让从业人员能够将其技能应用于更有意义、风险更低的工作领域。
ADI公司与日本制造业创新公司ROBIT合作，助力其率先开发出人工智能(AI)食品切割机器人CUTR。CUTR利用ADI Trinamic™技术，为具有挑战性的食品加工自动化领域实现了精密运动控制。类似CUTR这样的创新可以帮助食品生产商和餐厅提高生产力和质量，同时降低与人工和浪费相关的成本。
概览
公司简介
ROBIT是一家成立于2014年的日本制造业创新公司，致力于通过软硬件结合，利用人工智能和机器人技术实现价值，打造更加自动化的高效未来。
目标
在食品加工过程中，通过自动化技术处理简单的重复性任务，例如切割果蔬和去除不可食用部分，从而大幅提高效率并减少浪费。
挑战
一套成功的食品自动化解决方案，必须能够处理各种形状不规则的果蔬，并确保不会产生损耗；必须能够在低温环境下运行，以保持果蔬的新鲜度；并且其速度和精准度要达到甚至超过熟练工人的水平。
解决方案
CUTR融合了ROBIT专有的图像处理算法、装有摄像头的切割机器人以及ADI Trinamic运动控制技术，从而实现平稳、精准的运动。
CUTR：食品自动化中缺失的一环
ROBIT设计了CUTR来处理形状不规则且易损坏的果蔬，例如蘑菇和生菜。它能够去除果蔬中不可食用的部分，并将剩余部分切割成适当大小。CUTR利用ADI Trinamic运动控制技术来尽可能提高作业精度，减少食物浪费。
在食品生产和加工领域，工业机器人早已司空见惯。自动化技术已被用于物料装载、加工和运输等各种相关工作，例如计量、混合和烹饪食材、制作三明治，以及操作油炸机。
然而，这仅让食品生产领域实现了部分自动化，因为食材仍然需要事先进行切割、剁碎或其他处理——而这些预处理工作是食品行业中最单调、乏味且危险的任务。同时，为了保持果蔬的新鲜度，这些工作最好在低温环境下进行，但这种环境并不适合员工长时间工作。鉴于以上种种因素，随着机器人越来越多地用来填补劳动力缺口，果蔬切割就成为一项非常适合采用自动化技术的任务。
CUTR利用边缘智能高效运行
灵活的AI决策使CUTR能够胜任复杂的切割任务。在一项案例研究中 3 ，CUTR顺利完成了优质舞茸的自动切割任务。舞茸形状极其不规则，质地脆弱，非常容易受损，因此一直是农产品中出了名的难切割、难称重的品类。新手与熟练工人在处理这种蘑菇时的效率差异显著，这也充分说明了这一点。
CUTR成功地根据舞茸蘑菇的重量和质地完成了切片，甚至考虑到了舞茸蘑菇不同部位的口感差异，力求每份包装内的菇块配比均衡，并且外观赏心悦目，以吸引消费者。这表明，CUTR非常适合应用于食品包装自动化生产线，以及其他需要精准操控不规则和/或易损坏物品的领域。
运动控制的前沿：观看CUTR的实际运行，了解ADI Trinamic精密技术如何融入定制型智能系统，从而实现这款AI食品切割机器人。
CUTR的功能和优势
ROBIT自行研发的食品生产自动化机器人TESRAY，融合了AI优化的硬件和该公司的核心技术，即其专有的AI图像处理算法。这些要素共同赋予了TESRAY高速、高精度的大规模检查和分拣能力。
但是，CUTR还不止于此。通过舞茸蘑菇案例研究可以看出，要让机器人像熟练工人那样切割农产品，它必须具备非常高的智能、灵活性和精度。它需要能够处理各种不规则形状的农产品，并且避免造成损伤；同时还必须能够根据个体各异进行调整，避免“一刀切”。最后，为了尽可能减少食物浪费和相关成本，机器人必须以超高精度完成所有这些操作。
以下是使CUTR得以实现的三项关键能力。
智能
CUTR的AI算法利用成像模块的输入，通过分析农产品的外观来估计要切割部分的大小、形状和角度，例如切割生菜头内部菜心的位置和姿态。基于这些分析结果，CUTR会决定如何抓取农产品并进行切割。
灵活性
CUTR的性能已在叶类蔬菜和蘑菇上得到验证，同时它还适用于其他食品，如西红柿等。用户可以根据重量和其他参数灵活调整切割方式，改变不可食用部分的去除率，并且支持设置去除前后的处理流程，包括抓取、搬运和废料清理等环节。此外，对于人工和机器人协同工作的食品加工环境，CUTR还有助于节省空间和提高互操作性。
精密
CUTR无需使用传感器即可保持高精度，这在食品加工等容易污染传感器的环境中非常重要。为此，CUTR采用了ADI Trinamic旗下的StallGuard™技术，该技术通过内置的算法确保平稳精准的运动控制，从而帮助CUTR实现理想的无传感器切割。
ADI TRINAMIC：精密缔造完美
StallGuard技术提供无传感器负载测量数据，非常适合自动归位、自我校准、距离测量和连续系统监控等应用。在需要精确基准点的场合，无传感器负载检测可以帮助降低成本和复杂性。此外，StallGuard的灵敏度支持调节，因此能够灵活地运用于各种场景，包括蔬菜相关的应用。
ADI Trinamic帮助ROBIT改进了CUTR中的抓握机构，将其从空气压缩机驱动变成了步进电机驱动。这一变化使CUTR即使在极端的高温或低温环境下也能稳定可靠地工作，并且无论周围温度如何，都能始终准确地控制其扭矩和速度。
StallGuard帮助ROBIT简化了CUTR设计，减少了12个传感器和40多根电缆。这不仅节省了空间、重量和功耗(SWaP)，更使得机械臂能够更自由地运动，旋转动作也更加灵活。得益于这些改进，软件编程的复杂性也大大降低。
ROBIT希望通过整合AI硬件和软件等前沿科技，将自动化水平提升到新的高度。我们将与ADI公司合作，持续改进和升级日本乃至全世界的机器人技术。
Masahiro Arai
ROBIT, Inc.首席执行官/首席技术官
ROBIT与ADI：合作推动制造业发展
ROBIT坚信，将劳动力和相关资源从简单重复的劳动中解放出来，能够让员工专注于更复杂、更具创造性、更能实现个人价值的工作。这正是CUTR努力达成的目标。ROBIT利用久经验证的ADI Trinamic运动控制解决方案，率先开发出了AI食品切割机器人，进而展示了食品生产自动化如何帮助分担此类任务的压力，并且有望缓解未来可能出现的劳动力短缺问题。
ROBIT致力于与时俱进地发展制造业技术——这不仅是为了应对未来可能出现的挑战，更是为了积极构建全世界人民共同期待的未来。借助自动化技术在智能和精度方面的进步，我们能够减少浪费、提高效率并弥补劳动力缺口，为千变万化的全球社会带来切实的裨益。
参考资料：
1“Future Predictions 2040 in Japan: The Dawn of the Limited-Labor Supply Society”。Recruit Works Institute，2023年。
2 “Robots are not limited to transporting food/FOOMA JAPAN 2022”。Robot Digest，2022年。
3 “Yukiguni Maitake, a comprehensive premium mushroom manufacturer, successfully developed automation technology for the Maitake cutting process and agreed to develop a next-generation packaging line”。PR Times，2021年。
