Plukrobot voor paprika toont zijn kunnen in ons land
Op het Proefstation voor de Groenteteelt in Sint-Katelijne-Waver werden woensdag paprika’s geplukt door een robotarm. Een wereldprimeur, want hoewel het snel gaat met de automatisering van glastuinbouw zijn nog altijd mensenhanden nodig om paprika’s en andere vruchtgroenten te plukken. Zoveel handen zelfs, dat elke tuinder worstelt met de hoge arbeidskost en de vaak moeilijke zoektocht naar personeel dat wil werken in een warme serre. Plukkers hoeven niet meteen te vrezen voor hun job want enkele aanloopproblemen verraden dat de marktintroductie de nodige tijd zal vergen.
De SWEEPER-robot is de eerste oogstrobot voor paprika die zover staat in zijn ontwikkeling dat hij in een serre kan worden gedemonstreerd. SWEEPER is de naam van het partnerschap tussen onderzoekers en bedrijfsleven (paprikateler De Tuindershoek en toeleverancier Bogaerts Greenhouse Logistics). Samen gingen zij de uitdaging aan om paprika’s machinaal te oogsten. De betrokken onderzoekers, van Wageningen Universiteit, Umea Universiteit in Zweden, de Ben-Gurion universiteit in Israël en het Proefstation voor de Groenteteelt, konden voortbouwen op de kennis die was opgebouwd binnen het CROPS-project.
“De keuze voor paprika is niet evident”, vertelt Jos Balendonck, onderzoek Sensoren en Robotica aan Wageningen University & Research. “Een paprikaserre is een ongestructureerde omgeving voor een robot. De ruimte tussen de plantenrijen is krap. Paprika’s kunnen verscholen zitten achter een stengel of blad. Vaak hangen de vruchten in clusters dicht bij elkaar.” In het CROPS-project werd geëxperimenteerd met een robotarm waaraan een mechanische hand met vier ‘vingers’ bevestigd was om de paprika vast te grijpen en te plukken. De SWEEPER-robot ziet er anders uit. Hij snijdt de paprika af en grijpt de vrucht pas vast wanneer hij van de plant valt.
Over het werkingsprincipe van de robot zegt Balendonck: “Een camerasysteem detecteert de paprika’s. Door de camera's in de robotarm te monteren, weet de robot precies waar de arm zich bevindt ten opzichte van de vrucht. De paprika wordt niet geplukt, maar het stengeltje wordt afgesneden en de vrucht opgevangen.” Door een aangepaste teelttechniek kan het werk van de robot vereenvoudigd worden want nu zijn niet alle paprika’s even zichtbaar en bereikbaar voor de robot. Teelttechniek is het onderzoeksaspect waar het Proefstation voor de Groenteteelt zich heeft op toegelegd.
“Vooral in de zomer groeien paprika’s dicht bij elkaar en zijn ze moeilijk te oogsten”, weet Liesbet Van Herck (PCG). “Voor een mechanische oogst mogen de paprika’s niet verscholen zitten achter bladeren. Groeien ze aan de achterzijde van de paprikastengel, dan kan de robotarm zover niet grijpen. Ook is er 4 centimeter ruimte boven het steeltje nodig om het (gepatenteerd) snijmechanisme zijn werk te laten doen.” Dat zijn uitdagingen die het proefstation het hoofd wil bieden door aanpassingen in de teelttechniek.
Van Herck: “We vergeleken variëteiten met elkaar want de ene is beter mechanisch oogstbaar dan de ander. De vruchten kunnen verder uit elkaar hangen, of de blad- en stengeldichtheid kan verschillen. Testen deden we ook met rijafstanden, met het uitdunnen van jonge vruchten en het belichten met verrood licht om de internodiën te verlengen zodat de vruchten verder uit elkaar hangen. Verder willen we weten of de vruchtkwaliteit gelijk is aan een manuele oogst, en de plant gezond blijft na het afsnijden van de vruchten.”
De collega-onderzoekers uit Nederland, Zweden en Israël werkten vooral aan de software en de detectie van de vruchten. De SWEEPER-robot is uitgerust met een camera die de positie van de paprika en tegelijk ook de rijpheid bepaalt. Scannen gebeurt langs de onderzijde omdat de vrucht daar het traagst kleurt. Na detectie van de vrucht wordt de ‘aanvliegroute’ van de robotarm bepaald, waarbij de robot bladeren en stengels dient te ontwijken. Via ‘deep learning’-methoden wordt hij daar steeds beter in. Nadat het stengeltje is doorgesneden, valt de paprika in de ‘vingers’ van de robothand en wordt hij gedropt in de plukkar. Door een transportband aan de robot te koppelen, kunnen oogst en logistiek volledig geautomatiseerd worden.
Of het effectief zover komt dat er in een serre geen mens meer nodig is om paprika’s te oogsten, valt nu nog niet te voorspellen. Het transport van Nederland naar Sint-Katelijne-Waver had de SWEEPER-robot uit zijn ritme gehaald, wat aantoont dat de technologie nog fragiel is. Alle onderdelen van de plukrobot dienen nog ontelbare keren getest te worden op hun betrouwbaarheid. Verder snijdt de robot vandaag veel trager paprika’s dan een mens ze kan plukken, en bedraagt het geoogste percentage een goeie 60 procent. Iedere rij oogst de robot langs voor- en achterzijde en toch zijn er paprika’s die buiten het bereik van de robotarm vallen. Een marktintroductie is dus niet voor meteen.
Het marktklaar maken van de robot hangt ook af van wat telers er mee willen. Balendonck legt uit dat er twee mogelijkheden zijn: “Ofwel zet je een robot in om de arbeidspieken af te vlakken, ongeveer de helft van de paprika’s in een rij te oogsten en de moeilijk bereikbare vruchten over te laten aan plukkers. Ofwel wil je een robot die alle rijpe vruchten plukt, en dan moeten er op vlak van robot- en teelttechniek nog grote stappen gezet worden. Telers moeten dan overstappen op een 1-rij-teeltsysteem. Veredelaars kost het jaren om specifieke paprikavariëteiten te ontwikkelen die zich beter lenen voor een mechanische oogst.” Directeur van het proefstation Raf De Vis ziet het die richting wel uitgaan: “Repetitieve handenarbeid in de glastuinbouw gaat plaatsmaken voor automatisering. Vergelijk het met een tractor die vandaag reeds bestuurd wordt door GPS wanneer hij aan 300 meter per uur over het veld tsjokt.”
Bekijk hier een video van de SWEEPER-robot in actie.
