Thomas van de Sandt
Wageningen UR ontwikkelde als onderdeel van een groter Europees onderzoeksproject een plukrobot voor paprika's. Op 4 september werd deze gedemonstreerd.
Even wordt het publiek op 4 september in de Demokwekerij Westland letterlijk verblind door de techniek die het komt aanschouwen. De nieuwe Wageningse oogstrobot die wordt gedemonstreerd zet namelijk vol zijn verlichting aan om goed te kunnen zien waar de paprika’s – plastic varianten voor deze demo – aan hun stengels hangen. Met zowel een time-of-flightcamera (die ook diepte in beeld brengt) als een stereoscopische kleurencamera registreert de robot de exacte positie van de vruchten.
Vervolgens komt een robotarm – uitgerust met zijn eigen camera’s voor de fijne motoriek – in actie om de met klittenband bevestigde paprika’s los te rukken. Hiervoor heeft de robot twee grijpers: een soort hand met plastic vingers die om de paprika heen buigen en een soort mond die de paprika’s eerst vastzuigt en vervolgens met stalen lippen in één hap verslindt en via een slang afvoert.
Hoewel het om een ingewikkeld staaltje high-tech gaat, ziet de robot er soms wat onbeholpen uit. De kunstplant is een sterke vereenvoudiging van de werkelijkheid, met alleen recht hangende paprika’s en zonder een dicht bladerdek dat het gezichtsveld verstoort. Toch doet de robot er ruim een minuut over om een enkele paprika te grijpen. Niet echt een verbetering ten opzichte van een paprikaplukker dus. ‘We zijn nog niet op dat niveau, nee’, geeft Jochen Hemming van Wageningen UR toe. ‘De success rate van het plukken en de doorlooptijd zijn in de praktijk nog ruim onvoldoende, maar je moet niet vergeten dat dit de eerste paprikaplukrobot is die in een realistische omgeving is getest. Er was nog niks, en nu heb je iets om verder mee te werken.’
En dat was precies de bedoeling van het Europese project Clever Robots for Crops (CROPS), waar de ontwikkeling van de paprikaplukrobot onderdeel van uitmaakte. Dit vierjarig onderzoeksprogramma, dat officieel nog loopt tot eind deze maand, moest een begin maken met een universeel robotplatform voor het produceren en oogsten van hoogwaardige gewassen, met demonstratierobots voor het plukken van paprika’s, druiven en appels, het precisiespuiten van bestrijdingsmiddelen en het ontwijken van obstakels bij bosbouw.
‘Al deze robots maken gebruik van hetzelfde type systeem en softwarearchitectuur, waarbij het heel makkelijk is om bijvoorbeeld een andere grijper of camerasysteem eraan te hangen’, zegt Hemming. ‘Daarom vormt het ook een goed uitgangspunt voor verdere ontwikkelingen op dit gebied.’
Binnen CROPS, dat € 7,6 miljoen subsidie kreeg vanuit de EU, werkten veertien partners uit tien verschillende landen samen, met elk een ander expertisegebied. Zo was de technische universiteit in München verantwoordelijk voor het ontwerp en de bouw van de robotarm, terwijl onderzoekers in Israël een algoritme ontwikkelden om vruchten die gedeeltelijk onzichtbaar zijn door bijvoorbeeld bladeren toch te detecteren.
Voor de Wageningse onderzoekers, die voor de paprikarobot alle verschillende teams samen moesten brengen, was het al snel duidelijk dat de wereld van technici en glastuinbouwers lang niet altijd samenvallen. ‘De kas vormt een lastige werkomgeving, met hoge luchtvochtigheid en temperaturen. Bij de eerste test in een paprikakas hadden we gelijk kortsluiting in de robotarm. Bij het tweede prototype zaten alle elektrische systemen volledig aan de binnenkant en hadden we daar gelukkig geen last meer van’, vertelt Jan Bontsema, overall coordinator van CROPS.
Ook lastig in de praktijk: de paprikaplant zelf. Deze heeft een vrij weelderige bladgroei, waardoor er weinig ruimte is in de kas en het voor de robot lastiger wordt paprika’s te herkennen en te plukken zonder schade aan de plant of vrucht. Uiteindelijk lukte het met de hand-grijper slechts om 6 % van de rijpe paprika’s te herkennen en zonder schade te oogsten. Als enkele bladeren werden verwijderd om het zicht te verbeteren, werd dit opgekrikt naar 26 %. Voor de lip-type grijper was dat respectievelijk 2 % en 33 %. Daarbij duurde het plukken maar liefst 94 s per vrucht, terwijl 6 s nodig is om economisch te kunnen concurreren.
‘Een teleurstellend resultaat en een stuk slechter dan de oogstrobot voor komkommers die we twaalf jaar geleden hebben ontwikkeld. Die haalde een oogstsucces van 70 %’, aldus Erik Pekkeriet van WUR, die de economische haalbaarheid van de paprikarobot onder de loep nam. ‘Maar ondanks dat robots in de kas nu nog een ver-van-mijn-bed-show lijken, kan het snel gaan. CROPS is hiervoor een goed begin.’
