Robots die kunstmatige intelligentie gebruiken om de gezondheid van gewassen te herkennen én om het juiste moment te achterhalen waarop de oogst kan beginnen, worden nu in Europees verband getest om kleine, biologische tuinders te helpen met het wieden van onkruid en het opsporen van ongedierte.
Deze robots kunnen zware taken op zich nemen en telers helpen tijd te besparen. Door ziekten of plagen in een vroeg stadium te signaleren, kunnen ze helpen het gebruik van gewasbeschermingsmiddelen te verminderen en het verlies van planten te beperken.
In Europa neemt de verstedelijking steeds meer toe, waardoor er minder land beschikbaar is voor de tuinbouw. Ondertussen is er behoefte aan duurzamer voedsel. Alternatieven voor de gangbare tuinbouw zijn onder meer kleine en biologische teeltbedrijven, moestuinen - die de producten rechtstreeks aan de consument of het restaurant verkopen - en commerciële kassen.
Maar kleine telers hebben moeite met het reduceren van het handwerk. En de fabrikanten die zaai- en oogstmachines produceren voor grote bedrijven, hebben de behoeften van de kleinere telers van oudsher genegeerd. Onderzoekers zijn nu echter aan het uitzoeken hoe ze kleine telers kunnen helpen om op de lange termijn productiever en winstgevender te worden.
Robot zonder rugklachten
"Kleine teeltbedrijven zijn winstgevend en economisch duurzaam, maar telers krijgen na ongeveer 4 jaar rugklachten," zegt Jonathan Minchin van het Instituut voor geavanceerde architectuur van Catalonië in Barcelona, Spanje, die een project leidt met de naam ROMI, dat een robot voor teeltbedrijven ontwierp.
De rondzwervende Romi heeft één arm voor het wieden. "Biologische telers besteden ongeveer een vijfde van hun tijd aan wieden," zegt Minchin, "dus het ontwikkelen van een robot die mensen kan ontlasten van deze taak was een belangrijk doel."
"Deze robot is gemaakt voor kleine teeltbedrijven, niet voor grote. Er is een enorme behoefte aan dit soort oplossingen," zegt Dr. Christophe Godin, onderzoeksdirecteur bij Inria (het Franse Nationale Instituut voor Onderzoek in Digitale Wetenschap en Technologie), die ook betrokken is bij het project.
Om kleinschalige telers te kunnen helpen, moest de robot goedkoop en licht zijn. De ontwikkelaars van ROMI werkten eraan om de kosten laag te houden door hem uit te rusten met kant-en-klare elektrische rolstoelmotoren met open source hardware en software voor bijvoorbeeld AI (Artificial Intelligence) en navigatie. Eenmaal beschikbaar zou de robot 5.000 euro of minder moeten kosten.
Romi heeft een arm om te wieden
Computertuinbouw
Op dit moment loopt een test met een Romi-robot op een biologisch teeltbedrijf vlakbij Barcelona. Een tweede robot is aan het wieden op Pépinières Chatelain, een commercieel biologisch teeltbedrijf in de buurt van de luchthaven Charles De Gaulle in Parijs.
Omdat tuinderijen en kleine teeltbedrijven een mix van gewassen verbouwen, zal volgens Minchin 'computerlandbouw' het mogelijk maken dat robots een complexe variëteit aan groenten- en fruitgewassen kunnen beheren, die in verschillende tempo's en tot verschillende hoogten groeien.
Wetenschappers in het project gebruiken veel beeldvormings- en karteringsgegevens om planten te identificeren en te modelleren. Dr. Godin en computerwetenschapper Dr. Peter Hanappe, in de Sony Computer Science Laboratories in Parijs, werken samen met een gewasbeschermingsspecialist in Frankrijk.
Hij beschikt over visuele software waarmee hij 2D-beelden kan vastleggen. "Zodra hij een foto neemt, moet hij 'deze samenstelling van pixels' interpreteren", zegt Dr. Godin. Deze beelden worden gebruikt om 3D-computermodellen te maken die de robot vervolgens gebruikt om zijn omgeving beter te begrijpen of te manipuleren. Ze willen de robot leren begrijpen wat een blad, een stengel, een vrucht, enzovoort is.
Dr. Godin wil de analyse van de computerbeelden verbeteren, zodat plantenwetenschappers de door de robot verzamelde gegevens kunnen gebruiken om gewasvariëteiten te bestuderen in kweekexperimenten. De 3D plantmodellen kunnen ook gebruikt worden voor het programmeren van robots voor het nauwkeurig plukken van vruchten of voor het kweken van betere gewassen in de toekomst. Het kan de wetenschappers - en uiteindelijk de telers - ook in staat stellen om de gezondheid en de groei van gewassen te volgen.
"In de toekomst zou een Romi kunnen zien dat de sla omhoog schiet en weet wanneer het tijd is om te oogsten," zegt Minchin. "Of de technologie zou een nieuwe generatie tuinbouwrobots in staat kunnen stellen om groenten of fruit te identificeren en te plukken wanneer ze rijp zijn."
GreenPatrol
"Kassen zijn ideale plaatsen om planten te kweken, maar het grootste nadeel is dat als plagen er eenmaal in slagen om binnen te komen, ze zich zeer snel voortplanten," zegt María Campo-Cossío Gutiérrez van het Centro Tecnológico CTC in Spanje, die een project leidt dat GreenPatrol heet. "Als een plaag of ziekte eenmaal in een kas is binnengedrongen, kan het verlies voor de telers oplopen tot 25%."
Campo-Cossío Gutiérrez en haar team ontwikkelden een prototype van een slimme zwerfrobot om door de kassen achter onkruid en ongedierte 'aan te jagen' en om vast te stellen wanneer er sprake is van een plaag of ziekte. De robot kan autonoom werken zonder menselijke tussenkomst. De robot is getraind op de belangrijkste plagen en ziekten van tomaat en paprika, omdat dit de meest waardevolle gewassen zijn en wordt getest in kassen in Noord-Spanje. Telers hebben toegang tot een online applicatie om de status van de robot te bekijken en een kaart met gezonde en geïnfecteerde zones met aanbevolen acties.
"Een van de belangrijkste uitdagingen is dat de robot zich in een (semi-)binnenomgeving bevindt," zei Campo-Cossío Gutiérrez. Als hij buiten zou zijn, zou hij satellietnavigatie kunnen gebruiken, maar kassen hebben daken met metalen versterkingen, waardoor de signalen worden gedegradeerd. Een andere uitdaging is dat kassen regelmatig veranderen als het gewas groeit, maar ook na de oogst, als teeltmateriaal zoals grond wordt verwijderd. Hierdoor kunnen de robots niet geprogrammeerd worden om gedefinieerde routes te volgen.
"We hadden de robot nodig om te bepalen waar het ongedierte zich bevindt en dan terug te komen met de informatie en ze in een tweede fase te behandelen," aldus Campo-Cossío Gutiérrez. Op instructie van de teler heeft de robot de mogelijkheid om de plant te besproeien met een gewasbeschermingsmiddel.
De GreenPatrol robot maakt gebruik van nieuwe algoritmen waardoor hij met succes gebruik kan maken van sterkere signalen van de wereldwijde navigatiesatellieten van Galileo en van oriëntatiesensoren en lasers om zijn manoeuvres onder het dak van de kas te helpen begeleiden. Hij kan een positie in de kas verkrijgen met een nauwkeurigheid van meer dan 30 cm.
"De robot maakt gebruik van AI en beeldbibliotheken om ongediertebestrijders en ook onschadelijke insecten te spotten. Hij is in staat om de mate van aantasting te onderscheiden en te zien of het een ei is, of een larve, of een volgroeid insect," aldus Campo-Cossío Gutiérrez. De informatie wordt dan via een update naar de gsm van de teler gestuurd.
Bron: Horizon Magazine
