Multifunctioneel robotplatform kan autonoom snoeien en oogsten

Doel van de studenten is verschillende teelthandelingen in de land- en tuinbouw te robotiseren. Van perenbomen snoeien en broccoli oogsten tot ziekzoeken in bloembollen. Het zijn drie verschillende werkzaamheden in drie verschillende gewassen. Toch hebben ze wat gemeen: ze zijn arbeidsintensief en tijdrovend.

Bovendien leert de praktijk dat het steeds lastiger is om hiervoor personeel te vinden. 'Voor het oogsten van broccoli heb je goede handen nodig', illustreert Stefan Zwagerman. 'Daar komt bij dat het best zwaar werk is wat in een relatief lange periode moet gebeuren. Van mei tot oktober.'

Broccoli

Zwagerman is een jonge ondernemer die vorig jaar is afgestudeerd bij Hogeschool Inholland. Voor zijn studie werktuigbouwkunde nam hij samen met studiegenoot Thijs Bouwes de mogelijke robotisering van selectief broccoli oogsten onder de loep. Er zijn wel oogstmachines, maar er is er niet één die autonoom kan werken en de stronk netjes oogst. 'Wel draaien er prototypen in Engeland, Australië en Canada', weet Zwagerman.

Wereldwijd wordt er 126.000 hectare broccoli geteeld, waarvan 2.500 hectare in Nederland. 'Het oogsten kost 100 uur per hectare.' De oogst op grote bedrijven is al verlicht met oogstwagens, waaraan acht tot tien man werken, de oogstbare stronken afsnijden en op een transportband leggen.

Bedrijfszekerheid

Automatisch oogsten kan telers diverse voordelen opleveren. 'Je creëert een stukje bedrijfszekerheid, want de oogst gaat door. Je bent ook minder afhankelijk van personeel', somt Zwagerman op. 'Je personeel kun je dan ergens anders beter inzetten.'

Samen met Bouwes had Zwagerman al de Broccoli Bot ontwikkeld, een prototype van een oogstrobot. Die kon de broccoli alvast scannen met een camera. 'Kropdetectie is belangrijk', zegt Zwagerman. 'Maar ook ziektedetectie. Je wilt ook weten welke broccoli je nog op het land laat staan, omdat de krop niet rijp genoeg is of omdat een stronk rot is. Dus niet voor de voet oogsten, maar selectief oogsten.'

Uitdagingen

Na deze beeldherkenning moet het oogsten volgen: eerst ontbladeren en daarna afsnijden. Voor een robot vormen overhangend blad uitdagingen. 'Hoe komt de broccoli zonder blad in een kist te liggen? Dat is de grootste uitdaging.'

Een mobiel platform dat scant en tegelijk oogst met behulp van een robotarm zou ideaal zijn. Een dergelijke robotarm heeft Zwagerman al gesimuleerd: een arm brengt een ring over de broccoli heen, die ring drukt de grove bladeren eraf, waarna borstels de fijne bladeren verwijderen. 'Technisch is dat haalbaar.'

Testritten bij perenbomen

Techniekstudenten van Hogeschool Inholland ontwerpen het prototype van het rijdende robotplatform. De verwachting is dat dit platform na de zomer kan worden gebouwd en in het najaar de eerste testritten kan maken bij het snoeien van perenbomen. Hierop studeert Olav Wijdenes aan Hogeschool Inholland af.

'Ons doel is dat zo'n platform door de boomgaard rijdt en de bomen in beeld brengt met Light Detection And Ranging (Lidar). Met die beelden en de geldende snoeiregels zou het platform de robot kunnen snoeien met een robotarm', licht Wijdenes toe. 'Lidar is een technologie die de afstand van in dit geval de platformboom bepaalt met laserpulsen.'

Handmatig snoeien vervangen

Een snoeirobot voor perenbomen zou het handmatige snoeien kunnen vervangen. Deze handeling vindt in de winter plaats. Wijdenes: 'Dan zijn de weersomstandigheden niet ideaal voor het personeel. In die periode is het vaak koud of het regent. Volgens perentelers valt de meeste winst te behalen bij het snoeien en het oogsten.'

Het project richt zich in eerste instantie niet op het oogsten, omdat de perenoogst in een korte periode gebeurt. 'Het snoeien vindt in een langer tijdsbestek plaats. Dan hebben we meer tijd om iets te testen.'

Snoeien in stappen

Het snoeien gebeurt normaal in stappen: eerst de bovenkant van de boom, daarna het vruchthout en vervolgens het eenjarige hout. Het wordt nu nog vaak gedaan op het zicht, dus op het ervaren oog van de teler. 'Als je bomen bekijkt met Lidar, dan kun je per boom een 3D-map creëren', legt Wijdenes uit.

Zijn de bomen met gps geplant, dan kun je de gps-coördinaten van elke boom koppelen aan zo'n 3D-map en een autonoom platform. 'Dan kun je een robot laten snoeien: waar wel of niet en hoe.

Ziekzoeken in bloembollen

Het robotplatform kan ook worden ingezet voor teelthandelingen in bloembollen zoals bij het ziekzoeken in tulpen. 'Wij proberen de levenscyclus van tulpen in kaart te brengen', legt Kristel van Ammers uit, die ook aan Hogeschool Inholland afstudeert.

'Als we verschillende databronnen, zoals bodem, klimaat en gewasbeelden, kunnen combineren en data plaatsspecifiek verzamelen, dan kun je per tulp actie ondernemen. Een zieke tulp kun je dan opsporen en verwijderen.'

Ook is het mogelijk om data terug te bekijken. 'Bijvoorbeeld als je een hotspot op het veld ziet: wat is hier aan de hand?' Er zijn al robots die kunnen ziekzoeken en verwijderen, maar dat gebeurt chemisch. De hogeschool ziet meer perspectief in schoon telen. 'Daarom vragen wij ons af: kun je zieke tulpen bijvoorbeeld mechanisch uit de grond trekken of afdoden met elektrocutie?'