In de zeer nabije toekomst zullen robots de groenten plukken die in supermarkten in heel Amerika in de schappen zullen liggen. De automatiseringsrevolutie die op de fabrieksvloer is aangekomen, zal zijn weg vinden naar de agriculturele sector in de Verenigde Staten - in de eerste plaats waarschijnlijk naar indoor farms.
Een van de bedrijven die vooroploopt in deze robotrevolutie is Root AI, een jonge startup die net 2,3 miljoen dollar heeft opgehaald om zijn eerste lijn van oogstrobots en teeltoptimalisatietechnologieën op de markt te brengen.
Root AI is gericht op de 2,3 miljoen vierkante meter aan indoor farms die momenteel in de wereld bestaan en hoopt uit te breiden naarmate het aantal teeltbedrijven dat gewassen binnen kweekt toeneemt. Sommige analysebedrijven zoals Agrilyst hebben de geplande uitbreidingen in de binnenteelt op ongeveer 2 miljoen vierkante meter geraamd (veel daarvan in de VS).
Hoewel dat slechts ongeveer 505 acres land beslaat - een fractie van de 900 miljoen acres landbouwgrond die er momenteel in de VS is - bieden die binnenteeltbedrijven enorme rendementsvoordelen ten opzichte van traditionele teeltbedrijven, met een veel lagere ecologische voetafdruk wat betreft gebruikte middelen. Zo is de gemiddelde opbrengst per acre in indoor farms voor gewassen zoals tomaten en bladgroenten meer dan tien keer hoger.
De directie van Root AI denkt dat hun bedrijf die opbrengsten nog hoger kan maken. Opgericht door twee rijzende sterren uit de robotica-industrie, de 36-jarige Josh Lessing en de 28-jarige Ryan Knopf, is Root een uitbreiding van het werk dat de twee mannen hebben verricht als werknemers van Soft Robotics, het bedrijf dat baanbrekend is in nieuwe technologieën voor robotverwerking.
Voortkomend uit onderzoek uitgevoerd door Harvard professor George Whiteside, bestond het team van Soft Robotics voornamelijk uit technologen die jarenlang robots hadden ontwikkeld zonder een formele training in robotontwikkeling te hebben gehad. Knopf, een levenslange robotist aan de Universiteit van Pennsylvania, was een van de enige werknemers met een traditionele robotica-achtergrond.
"We waren de eerste twee mensen bij Soft die de kerntechnologie ontwikkelden", zegt Lessing. "Deze technologie wordt veel gebruikt in de voedingsmiddelenindustrie. Waar je een zachte grijper voor zou kopen, is het maken van een verfijnde voedselgrijper veel beter. Die is gemakkelijk in gebruik en helpt de voedselkwaliteit te behouden met een mechanisch ontwerp dat uiterst gemakkelijk te besturen is. Bijvoorbeeld opblaasbare vingers die dingen kunnen grijpen."
Root AI mede-oprichters Josh Lessing en Ryan Knopf
Het was radicaal anders dan de manieren waarop andere robotbedrijven het zeer lastige probleem benaderden van het repliceren van de behendigheid van de menselijke hand. "Vanuit het perspectief van conventionele robotica deden we alles verkeerd en konden we nooit dat doen waartoe een conventionele robot in staat was. Uiteindelijk hebben we adaptieve grijpers gecreëerd met deze nieuwe constructies", zei Lessing.
Terwijl Soft Robotics revolutionair werk blijft doen, zagen zowel Knopf als Lessing een mogelijkheid om hun kennis toe te passen op een gebied waar het hard nodig was - landbouw. "De agriculturele sector wordt geconfronteerd met veel gecompliceerde uitdagingen en tegelijkertijd hebben we veel meer voedsel nodig", zei Lessing. "En veel van de grote uitdagingen zijn tegenwoordig op de plantage, niet in de verpakkings- en verwerkingsfaciliteiten. Dus begonnen Ryan en ik na te denken over hoe we kunstmatige intelligentie nuttig kunnen maken voor telers."
Het eerste product van Root AI is een mobiele robot die werkt in indoor farms. Het plukt tomaten en kan gewassen bekijken en hun gezondheid beoordelen, en eenvoudige handelingen uitvoeren zoals het snoeien van ranken en observeren en regelen van rijpingsprofielen, zodat de robot gewassen (in eerste instantie tomaten) continu en effectiever dan mensen kan cultiveren.
De robots van Root AI hebben meerdere camera's (één op de arm van de robot zelf, de 'gereedschap-cam', en één aan de zijkant van de robot met een vast referentiekader) om zowel kleurenafbeeldingen als 3D-dieptegegevens te verzamelen. Het bedrijf heeft ook een aangepast convolutioneel neuraal netwerk ontwikkeld om objecten van belang te detecteren en deze te markeren met rechthoeken. Afgezien van de locatie van het fruit, gebruikt Root AI andere, eigen beeldverwerkingstechnieken om de eigenschappen van fruit te meten (zoals rijpheid, grootte en kwaliteitssortering). Dit alles gebeurt op de robot, zonder te vertrouwen op externe toegang tot een datacenter. En het gebeurt allemaal in realtime.
Hulpmiddelen zoals deze robots worden steeds behulpzamer, zoals de grondleggers van Root Note, omdat er een toenemend tekort aan arbeidskrachten is voor zowel de binnen- als buitenteelt in de VS.
Ondertussen maken de toenemende druk op de teeltsector indoor farming met de assistentie van robots in toenemende mate een rendabelere optie. Door de aanhoudende bevolkingsgroei en de vermindering van landbouwgrond als gevolg van klimaatverandering, worden indoor farms, die wel twintig keer zoveel groenten en fruit per vierkante meter produceren terwijl ze tot 90% minder water verbruiken, buitengewoon aantrekkelijk.
Bron: techcrunch.com