Robots en geautomatiseerde systemen kunnen veel dingen beter dan een mens. Maar de mens verslaat de machine vooralsnog ruim op een vlak dat we zelf als niet zo ingewikkeld zien: grijpen.

Stuur een ploeg medewerkers de tomatenkas in en ze halen vrij vlotjes de oogst binnen. Ze zien meteen waar de vruchten hangen, of ze rijp genoeg zijn, hoe je ze het beste kunt benaderen om ze zo efficiënt mogelijk te plukken. Daarbij oefenen ze precies genoeg druk uit op de vruchten zodat ze niet beschadigen. Veel van deze onderdelen zijn voor een robot erg ingewikkeld. ‘Grijpen als een mens’ is daarom een belangrijke bottleneck bij de ontwikkeling.
Levend materiaal is enorm divers: vruchten of bloemen kunnen op veel plaatsen aan het gewas zitten. Bovendien zijn veel tuinbouwproducten kwetsbaar. Op het gebied van detectie met vision-technieken (de ogen van de robot) gaan de ontwikkelingen snel, maar een gewas blijft ingewikkeld. Eigenlijk is een open-hartoperatie voor een robot veel simpeler dan oogsten. Het hart zit immers altijd op dezelfde plek, in dezelfde positie.

Oog-handcoördinatie

Als je het product hebt gevonden, is er afstemming nodig tussen oog en hand. Bij de mens gaat dat vrijwel vanzelf; de robot heeft daar veel rekenkracht en kunstmatige intelligentie voor nodig. Bovendien moet er genoeg ruimte om het product heen zijn om te manoeuvreren.
Vervolgens is de troef van de mens: hij kan voelen. Als een vrucht zachter is, moet je daar anders mee omgaan dan wanneer hij harder is. Tot nu toe was de machine gevoelloos. Maar er bestaan wel degelijk ‘voelsensoren’. Benutting daarvan vergt nog echt pionieren.
Het laatste puzzelstukje in het proces is het mechatronische deel: het ontwerp van de grijper. Je kunt door het ontwerp de krachten over het product verdelen om beschadiging te voorkomen. Van de andere kant moeten de aangrijpingspunten ook weer niet te groot zijn, want dat gaat ten koste van de manoeuvreerbaarheid. Het kan een oplossing zijn om de druk van de vingers harder en zachter te zetten. Daarbij kunnen de voelsensoren nuttig zijn. En ook rubberen vingers, die kunnen worden ingedrukt, zijn een bijdrage aan de oplossing.

Doorlooptijd

Uit deze uitgebreide beschrijving van alle stappen moet duidelijk worden hoe ingewikkeld grijpen en plukken is. Het lukt allemaal wel, maar het gaat langzaam. Terwijl je naar een doorlooptijd van 1 seconde per product wil. Versnelling is te bereiken door meerdere vruchten of bloemen te plukken voordat je ze weg legt. Deze benadering volgt Panasonic, die ondersteund door Wageningen University & Research een tomatenplukrobot ontwikkelt.
In de schuur, bij het sorteren en verpakken van het product, is de situatie wat minder gecompliceerd. Daar is immers meer gestandaardiseerd. Dat is de reden dat juist hier de geautomatiseerde oplossingen oprukken. Oppakken van stek van een lopende band en in een pot steken. Sorteren en inpakken van appels, zoals de SmartPackr van Greefa doet.

Aardbeienplukrobot

Schadevrij pakken of plukken van vruchten is in ontwikkeling. Stap één is gerealiseerd: oppakken van verenkeld product. Dat gaat steeds beter volledig schadevrij. Stap twee, uit een oogstfust oppakken, is lastiger en sterk afhankelijk van het soort product. Stap drie, plukken in de kas, is nog moeilijker en niet binnen afzienbare tijd operationeel.
De uitzondering is de aardbeienplukrobot Rubion. Bij vruchtgroenten is de verwachte introductievolgorde in de toekomst: komkommer, tomaat, paprika. Oogst van snijbloemen krijgt vooralsnog weinig aandacht vanwege de kleine markt.

Tekst: Erik Pekkeriet (Wageningen University & Research) en Tijs Kierkels