Synecocultuur is een nieuwe teeltmethode die inhoudt dat meerdere plantensoorten in hoge dichtheid samen worden geteeld. Dit vereist een complexe bediening, aangezien verschillende soorten met verschillende groeiseizoenen en groeisnelheden op eenzelfde stuk grond worden geplant. Om aan deze behoefte te voldoen, hebben onderzoekers een robot ontwikkeld die planten die dicht op elkaar groeien kan zaaien, snoeien en oogsten. Zijn kleine, flexibele structuur moet grootschalige synecocultuur mogelijk maken.
Synecocultuur is een nieuwe teeltmethode die wordt gepromoot door Dr. Masatoshi Funabashi, senior onderzoeker bij Sony Computer Science Laboratories (Sony CSL), waarbij verschillende soorten gewassen in hoge dichtheid samen groeien, waardoor een rijke biodiversiteit ontstaat en tegelijkertijd wordt geprofiteerd van het zelforganiserend vermogen van het ecosysteem. Dergelijke dichte begroeiing vereist echter regelmatig onderhoud: er moeten zaden worden gezaaid, onkruid moet worden gesnoeid en gewassen moeten worden geoogst.
Synecocultuur vereist dus een hoog niveau van ecologische geletterdheid en complexe besluitvorming. De operationele problemen van synecocultuur kunnen worden aangepakt door een teeltrobot, maar de meeste bestaande robots kunnen slechts één van de bovenstaande drie taken automatiseren in een eenvoudige teeltomgeving. Ze beschikken niet over de kennis en besluitvormingsvaardigheden die vereist zijn om synecocultuur uit te voeren. Bovendien kunnen de robots onnodig contact maken met de planten en ze beschadigen, wat hun groei en de oogst negatief beïnvloedt.
Robot werkt samen met mensen
Met het toenemende bewustzijn van milieukwesties heeft de kloof tussen de prestaties van mensen en die van conventionele robots innovatie gestimuleerd om die laatste categorie te verbeteren.
Een groep onderzoekers onder leiding van Takuya Otani, een assistent-professor aan de Waseda University, heeft in samenwerking met Sustainergy Company en Sony CSL een nieuwe robot ontworpen die synecocultuur effectief kan uitvoeren. De robot heet SynRobo, waarbij "syn" duidt op de samenwerking met mensen.
De robot beheert een verscheidenheid aan gemengde planten die worden geteeld in de schaduw van zonnepanelen, een anders ongebruikte ruimte. Een artikel waarin hun onderzoek wordt beschreven, is op 21 december 2022 gepubliceerd in deel 13, nummer 1 van Agriculture. Dit artikel is mede geschreven door professor Atsuo Takanishi, ook van Waseda University, andere onderzoekers van Sony CSL en studenten aan de Waseda University.
De werking
Otani legt kort het ontwerp van de nieuwe robot uit. "Het heeft een mechanisme met vier wielen dat beweging op oneffen land mogelijk maakt en een robotarm die uitzet en samentrekt om obstakels te helpen overwinnen. De robot kan op hellingen rijden en kleine opstapjes vermijden. Het systeem maakt gebruik van een 360° camera om de omgeving te herkennen en te manoeuvreren. Bovendien is de robot voorzien van verschillende gereedschappen: ankers (om gaten te ponsen), snoeischaren en oogstopstellingen. De robot past zijn positie aan met behulp van de robotarm en een 'tafel' met orthogonale assen die horizontaal kan bewegen."
Naast deze inherente kenmerken bedachten de onderzoekers ook technieken voor efficiënt zaaien. Ze bedekten zaden van verschillende planten met aarde om 'ballen' van gelijke grootte te maken. Zo kan de robot gemakkelijk zaden van meerdere planten zaaien. Bovendien werd een gebruiksvriendelijk, door mensen bestuurd manoeuvreer-systeem ontwikkeld om de functionaliteit van de robot te vergemakkelijken. Het systeem helpt bij het bedienen van gereedschappen, het implementeren van automatisch zaaien en het wisselen van taken.
De nieuwe robot kan met succes zaaien, snoeien en oogsten in dichte begroeiing, terwijl hij tijdens de taken minimaal contact maakt met de omgeving vanwege zijn kleine en flexibele lichaam. Bovendien stelt het nieuwe manoeuvreersysteem de robot in staat om obstakels 50% beter te ontwijken en tegelijkertijd de operationele tijd met 49% te verkorten in vergelijking met een eenvoudige controller.
"Dit onderzoek heeft een teeltrobot ontwikkeld die werkt in omgevingen waar meerdere plantensoorten samen groeien", vertelt Otani. "Het kan op grote schaal worden gebruikt in de algemene tuinbouw en in synecocultuur – alleen de gereedschappen hoeven te worden vervangen bij het werken met verschillende planten. Deze robot zal de opbrengst per oppervlakte-eenheid verbeteren en de teeltefficiëntie verhogen. Bovendien zullen de teeltgegevens helpen bij het automatiseren van het manoeuvreersysteem. Robots zullen de telers helpen in heel veel omgevingen. Sustainergy Company bereidt zich momenteel voor om deze innovatie op de markt te brengen in onder meer verlaten velden in Japan en woestijngebieden in Kenia."
Dergelijke vooruitgang zal synecocultuur bevorderen, in combinatie met hernieuwbare energie, en helpen bij het oplossen van verschillende urgente problemen, waaronder klimaatverandering en de energiecrisis. Het huidige onderzoek is een cruciale stap in de richting van duurzame teelt en koolstofneutraliteit. De onderzoekers hopen op een slimme en bekwame robot die op efficiënte wijze grootschalige synecocultuur ondersteunt.
Voor meer informatie:
Waseda University
waseda.jp