[wcm_nonmember]
Voor het bekijken van deze content heeft u een lidmaatschap nodig, of log in als u al een lidmaatschap heeft.
[/wcm_nonmember]
[wcm_restrict]
De stationary robot, die op één plek blijft staan, is de oudste vorm van robotisering. Eerste versies zijn te zien in filmpjes van autofabrieken rond 1990. Nu zouden we zulke apparaten geen robots meer noemen, maar automatisering, omdat ze niet flexibel en multiprogrammeerbaar waren. Bovendien werkten ze zonder ‘ogen’.
Stäubli, de ontwikkelaar van zulke vroege robots, is nog steeds een leidend bedrijf, met name in de automobielindustrie. In de agrarische sector zijn ISO Group, Greefa, Visser Horti Systems, Koat en Aweta bedrijven waar de nieuwste ontwikkelingen plaatsvinden. Maar ook fabrikanten zonder agrarische wortels kijken met grote belangstelling naar de agri- en foodsector. Het is namelijk een grote markt, die bovendien stabiel is.
Bewegingsvrijheid
In vergelijking met de industrie zijn de uitdagingen wel een stuk groter. In de land- en tuinbouw is het vaak niet mogelijk om helemaal zonder vision te werken, omdat levend materiaal altijd anders is. Je kunt niet knippen en stekken zonder dat je ‘weet’ hoe de plant eruitziet. Belangrijke ontwikkelingen vinden daarom plaats op het vlak van vision, maar ook op het terrein van bewegingsvrijheid.
Een stationary robot doet eigenlijk alleen maar iets pakken en dat weer ergens neerzetten (pick and place). Maar daar kun je heel veel toepassingen voor verzinnen. Slim oppakken en slim neerleggen. Het pakken kan gepaard gaan met knippen. Het neerzetten kan bijvoorbeeld ook steksteken zijn.
3D-beeld opbouwen
Simpele robottypes – zoals de Delta- en Scara robots – hebben drie assen en kunnen bewegen volgens een x, y en z-as. In vaktermen: ze hebben drie vrijheidsgraden (degrees of freedom: DOF). Ze zijn snel en goedkoop (vanaf € 5.000 tot € 10.000), en functioneren goed in een verpakkingslijn, maar met een plant kunnen ze niets. Om bijvoorbeeld een stek te kunnen knippen moeten ze zich veel vrijer kunnen bewegen. Pas bij zes vrijheidsgraden kun je helemaal om een object (of plant) heen draaien en het onder een hoek benaderen of van de achterkant. Verder kan het uiteinde van de arm, met bijvoorbeeld een schaartje of grijper, rond de zesde as roteren. Om dat goed te kunnen realiseren heb je verschillende camera’s nodig, die samen een 3D-beeld opbouwen.
ISO Group is heel actief op dit terrein, bijvoorbeeld met de Cutting & Planting robot. Behalve machines voor stekken en enten, is de Plantsampler vermeldenswaardig vanwege zijn geavanceerdheid. Deze verzamelt automatisch DNA (voor veredelingsdoeleinden) op de juiste plek, terwijl tegelijkertijd het uiterlijk van de bemonsterde planten als 3D-beeld wordt opgeslagen.
Een heel andere toepassing is de SmartPackr van sorteerspecialist Greefa. Deze pakt vruchten op en oriënteert ze bij het neerleggen in een bepaalde richting, bijvoorbeeld appels met de blos bovenop en de steeltjes allemaal dezelfde kant op.
Meteen corrigeren
Met het toenemen van de automatiseringsmogelijkheden kun je een hele ‘trein’ van machines in de schuur krijgen: een kistenkantelaar, een transportband met verenkelaar, een camera-unit en vervolgens een robot die het product oppakt en distribueert. De robot pakt niet alles en je krijgt een retourband die weer terugleidt naar het begin. Met name die retourlijn gooit roet in het eten bij tracking & tracing. Je bent bijvoorbeeld al bezig met de volgende partij (met een ander tracking-nummer) terwijl er nog producten uit de vorige partij terugkomen.
Dat kan anders: nu staat de camera altijd vóór de robot en bepalen de camerabeelden mede de instructie. Als de camera meekijkt wat de robot doet, kun je meteen corrigeren. Verder moet de robot rechtstreeks uit het (oogst)fust rapen, dan bespaar je kantelaars en verenkelaars. Wageningen University & Research heeft in het project PicknPack dit ‘bin picking’ (direct rapen uit het fust) ontwikkeld. Dat bleek niet eenvoudig, maar er is een snelgroeiende belangstelling uit de praktijk en de eerste vervolgprojecten zijn gestart.
Voedselveiligheid
Een tweede punt van aandacht bij toenemende robotisering is de hygiëne. Als je werkt met voedsel, moet de standaard hoog zijn. En robots zijn van oudsher niet ontworpen met het oog op optimale voedselveiligheid. De eisen op dit vlak nemen echter toe en fabrikanten moeten daar dus echt meer aandacht aan gaan besteden. Het gaat om zaken als: er mag geen water in de machine blijven staan en evenmin organisch materiaal dat kan gaan rotten. Er mag geen olie uit de machine lekken en sommige materialen zijn onacceptabel omdat ze stoffen afgeven aan de verwerkte voedselproducten. In het genoemde PicknPack-project is reiniging van de machine van binnenuit ontwikkeld. Ook dit onderdeel vindt zijn weg richting fabrikanten.
Stationary robots vinden in het algemeen hun toepassingen in de schuur, een gestructureerde omgeving met relatief simpele taken. Maar het grootste deel van de arbeid vindt nu nog in de kas plaats. Als je een stationary robot – een manipulator – op een autonoom voertuig (AGV) zet, dat zelf zijn weg vindt, kun je ook in de kas gebruik maken van de eigenschappen. Oogsten bijvoorbeeld is immers eigenlijk een vorm van ‘pakken en plaatsen’.
Leertechnieken
Het verschil is wel dat de kasomgeving veel ingewikkelder is dan de schuur. Dat stelt heel hoge eisen aan de beeldherkenning. Maar ook op dit vlak gaan de ontwikkelingen snel. Je kunt de robot leren hoe tomaten eruitzien door ze steeds maar weer op een foto aan te wijzen.
Maar inmiddels is het voldoende om foto’s aan te leveren en te zeggen: hier staan vijf tomaten op, hier tien en hier één. Zoek ze maar. Op een gegeven moment lukt ‘m dat. Een andere manier is om steeds voor te doen hoe je als mens iets plukt. De robot moet het dan nadoen en je geeft ‘m feedback of hij het goed doet. Deze leertechnieken zijn volop in ontwikkeling.
Samenvatting
Een ‘schuurrobot’ doet eigenlijk niets anders dan oppakken en neerzetten. Maar juist daar is in de tuinbouw veel behoefte aan: sorteren, verpakken, stek knippen en steken. De ontwikkeling zit in de vision en de bewegingsvrijheid. Integratie van werkzaamheden en hygiëne worden steeds belangrijker. Nieuwe leertechnieken voor de robot zijn volop in ontwikkeling.
Tekst: Erik Pekkeriet (Wageningen University & Research) en Tijs Kierkels.
[/wcm_restrict]