Robots plukken paprika’s
Ferry Piekart

Ferry Piekart

redactie, Nederland Voedselland

584 keer bekeken

In Nederland verbouwen we ongelooflijk veel groente en fruit – maar steeds vaker ontbreekt het aan handen om de opbrengst te oogsten. Robots zijn de oplossing – al blijken zelfs de beste robots nog niet zo goed als mensenogen en mensenhanden. Om de robots een handje te helpen, moet niet alleen de technologie verbeteren, maar moeten ook de gewassen veranderen.

Paprika’s plukken staat niet hoog op het verlanglijstje van mensen die werk zoeken. Het is eentonig werk in kassen waar de temperatuur en de luchtvochtigheid onaangenaam hoog zijn. ‘Jongeren vandaag de dag vullen liever vakken in de supermarkt’, merken onderzoekers van Wageningen Universiteit & Research vorige week op tijdens Het Agro Food Robotics Parcours dat de universiteit vorige week organiseerde voor belangstellenden. Om dat probleem op te lossen, ontwikkelden de The Sweet Pepper Harvesting Robot, of kortweg SWEEPER. Een robot gespecialiseerd in het plukken van paprika’s.

Dat klinkt voor mensen als een simpele taak, maar voor een robot is het ingewikkeld. Het begint met waarneming: met behulp van camera’s en sensoren moet de robot ten eerste herkennen wat een paprika is. Vervolgens moet hij ook inschatten of de paprika al rijp is. Is dat het geval, dan moet hij de paprika plukken en in een bak plaatsen. Dat plukken doet hij door de paprika vast te pakken met zijn grijper, en dan met een mes de stengel door te snijden.

Deep-learning

Het bouwen van een plukrobot is dan ook méér dan het ontwikkelen van een robotarm met een grijper en een mes. Er zit een computersysteem achter dat moet leren herkennen wat rijpe paprika’s zijn. ‘We hebben daarvoor rendersoftware uit de game-industrie gebruikt’, vertellen Ruud Barth en Pieter Blok. Zij doen aan de WUR onderzoek naar deep-learning in agricultuur. ‘Met die rendersoftware hebben we eerst een 3D-omgeving met paprikaplanten gebouwd, en daar 10.000 virtuele foto’s in gemaakt.’ De game-engine gaf de mogelijkheid om de meest uiteenlopende lichtomstandigheden te gebruiken. Van zonnig tot bewolkt, en alles ertussen. Die virtuele plaatjes stopten de onderzoekers vervolgens in het neurale netwerk dat paprika’s moest leren herkennen. De kunstmatige intelligentie werd zo goed, dat het niet alleen paprika’s leerde herkennen, maar alle onderdelen van de plant: de stam, het blad, de vrucht en de stengel.

Weerbarstige werkelijkheid 

Ook al gaat het computerbrein van de robot met sprongen vooruit, het plukken zelf blijft een lastige kwestie. Dat begint ermee dat paprikaplanten aan meerdere kanten paprika’s krijgen. Voor mensen niet zo lastig: wij steken onze armen tussen de bladeren door, en krijgen die paprika aan de achterkant van de plant ook te pakken. De robotarm van SWEEPER is niet verfijnd genoeg om dat te kunnen doen – dat zie je in het filmpje hieronder.

SWEEPER kan niet bij alle paprika’s – en hij is ook nog niet zo snel als mensen. In juni 2018 is de robot getest bij een teler, en toen bleek dat hij gemiddeld 24 seconden over het plukken van een paprika doet. In laboratorium-omstandigheden (zoals in het filmpje) lukt het hem weliswaar in 15 seconden, maar dat is nog altijd veel trager dan de mens: wij hebben er maar 5 seconden voor nodig. SWEEPER is dus te langzaam. Ook al neemt hij geen pauzes en kan hij in principe 24 uur per dag door; dan nog plukt een mens in 8 uur méér.

Samenwerken met mensen

De onderzoekers denken dan ook dat SWEEPER voorlopig nog moet samenwerken met menselijke plukkers. Ze hebben zichzelf een doel gesteld: voordat de robot op de markt gebracht kan worden, moet hij in staat zijn om 50 procent van de oogst te plukken, met een snelheid van 10 seconden per paprika, en met een verlies van slechts één procent (te vroeg of fout geplukte paprika’s). De andere helft wordt dan door mensen geplukt. 

Voordat een robot honderd procent van de paprika’s kan plukken, zijn we naar verwachting vijf tot tien jaar verder. In die periode moet niet alleen de technologie beter worden, maar moet ook de paprikaplant veranderen. Telers moeten aan de slag met een single-row cropping system: een manier van telen waarbij de planten hun paprika’s aan één kant geven, zodat de robots er makkelijk bij kunnen. Daarnaast moeten er variëteiten worden gekweekt met langere steeltjes aan de paprika: dat maakt het afsnijden door robots ook eenvoudiger.

Ondertussen kijken de onderzoekers uiteraard ook naar andere vruchten die SWEEPER zou kunnen plukken, zoals komkommers.

Meer weten?

SWEEPER is ontwikkeld door Wageningen University & Research, paprikateler De Tuindershoek BV, Umeå University in Zweden, Ben-Gurion University in Israël en het Proefstation voor de Groenteteelt en Bogaerts Greenhouse Logistics uit België. Meer informatie over SWEEPER vind je ook op de website van het project zelf.