Te Nanjing plukt een door de universiteit ontwikkelde aardbeienrobot aardbeien op 20 seconden met een slaagpercentage van 84 %. Door de gesofistikeerde technologie zou in de toekomst mogelijks ook tomaten en kersen kunnen worden geoogst.
Op een aardbeienboerderij in het district Jiangning te Nanjing, baant een robot op rupsbanden ter grootte van een supermarktwinkelwagentje zich langzaam een weg tussen de aardbeienplanten. Een camera die erop is gemonteerd, scant snel en richt zich nauwkeurig op een rijpe aardbei. Een robotarm brengt vervolgens langzaam de flexibele grijper aan het uiteinde naar het doel. Daarna omhullen siliconen tentakels op de grijper de aardbei zachtjes als een zeeanemoon, waarbij ze lichtjes trekken en draaien. Zo wordt een hele, steeltjesvrije aardbei netjes geplukt en voorzichtig in een verzamelmand geplaatst.
Dit is de nieuwe generatie aardbeienplukrobot, ontwikkeld door het team van Wang Xiaochan van de Nanjing Agricultural University. Het duurt gemiddeld 20 seconden om één aardbei te plukken, met een succespercentage van 84 %. De geoogste aardbeien blijven in bijna perfecte staat, vergelijkbaar met die welke met de hand zijn geplukt.
Veel landbouwproducten worden door machines geoogst om de efficiëntie te verbeteren en de kosten te verlagen. Het oogsten van zachte en kwetsbare vruchten zoals aardbeien bleef echter lange tijd een uitdaging. Eerdere plukrobots werkten meestal met een schaar om de aardbeienstelen door te knippen, waardoor er altijd een stukje steel aan de vrucht achterbleef. Deze reststeel prikte of bekrastte gemakkelijk aangrenzende aardbeien tijdens het transport van de boerderij naar de verwerkingswerkplaats, wat aanzienlijk vruchtverlies veroorzaakte. Wat nog lastiger was, was dat werknemers de stelen handmatig moesten bijsnijden voordat de aardbeien in dozen werden verpakt. Het gebruik van robots had de menselijke arbeid dus nog niet volledig overgenomen.
Het team van Wang liet zich inspireren door de manier waarop zeeanemonen eten en ontwikkelde een biomimetische zachte grijper die werkt op luchtdruk. De grijper is volledig gemaakt van flexibel siliconenmateriaal en is zeer elastisch en vervormbaar, waardoor hij de aardbeien niet verplettert. Hij kan zich volledig om aardbeien van verschillende groottes en vormen wikkelen en ze zowel stabiel als voorzichtig vastpakken. De onderkant van de grijper is voorzien van een pneumatische kamer die het mogelijk maakt de tentakels op intelligente wijze uit te schuiven en in te trekken door middel van luchtdrukregeling. De grijper kan de aardbei voorzichtig naar binnen grijpen of naar buiten spreiden om de vrucht los te laten, waarbij hij zich perfect aanpast aan de zachte, kwetsbare aard ervan.
Om het probleem van de achtergebleven steeltjes op te lossen, ontwierp het team een ‘drag-and-rotate’-beweging voor de robot die het plukken door mensen nabootst. Nadat de grijper de aardbei heeft vastgegrepen, trekt de robotarm eerst lichtjes omhoog en maakt vervolgens een kleine boogrotatie, waardoor het verbindingspunt van de steel op natuurlijke wijze breekt. Dit betekent dat de geplukte aardbei geen steel meer heeft en klaar is om te worden verpakt en verkocht, zonder dat menselijke verwerking nodig is.
Bovendien heeft het team een deep learning-model gebruikt om een strategie te ontwikkelen voor het omgaan met blokkerende planten en het aanpassen van de grijphouding. Hierdoor kan de robot rijpe aardbeien nauwkeurig identificeren. Via een uitgebreid scoresysteem kan de robot de ruimtelijke relaties tussen geclusterde aardbeien evalueren, waarbij hij hogere scores toekent aan minder geblokkeerde exemplaren voor prioritaire pluk. Op basis van visuele feedback van de camera kan de robot ook zijn grijphouding dynamisch aanpassen. Na het plukken van elke aardbei berekent het systeem het volgende plukdoel opnieuw. Uit gegevens blijkt dat deze strategie het succespercentage van de robot bij het grijpen heeft verhoogd van 66 % naar 84 %.
Wang zei dat zijn team in de toekomst een cloudgegevensplatform zal opzetten. Gestandaardiseerde plukgegevens van plantages zullen naar de cloud worden geüpload, waardoor gewone boeren plukwerkzaamheden kunnen uitvoeren met eenvoudige commando’s, zonder dat ze de machine zelf hoeven te trainen. Wat nog belangrijker is, is dat deze aanpak niet alleen toepasbaar is op aardbeien, maar ook een nieuw licht werpt op het slim oogsten van ander zacht fruit en groenten zoals tomaten en kersen, en zo bijdraagt aan de intelligente modernisering van de landbouw in China
Bron Peoples Daily
Bekijk ook De Chinese uitvindingen voor slimme landbouw
