CROPS - Clever Robots for Crops

Project

CROPS - Intelligente robotsystemen voor de glastuinbouw

Het Europese onderzoeksproject Clever Robots for Crops (CROPS) voor de ontwikkeling van robotica in de tuin- en bosbouw is onlangs afgerond. Het door Wageningen UR Glastuinbouw gecoördineerde en door Productschap Tuinbouw medegefinancierde project heeft onder andere geleid tot de ontwikkeling van de paprika-oogstrobot.

Het vierjarig onderzoeksproject met dertien partners uit tien verschillende landen heeft geleid tot een universeel robotplatform voor het produceren en oogsten van hoogwaardige gewassen. Er zijn demonstratierobots voor het plukken van paprika’s, appels en druiven, het precisiespuiten van bestrijdingsmiddelen en sensoren voor het ontwijken van obstakels voor bosbouwmachines ontwikkeld. Al deze robots maken gebruik van hetzelfde type modulair systeem- en softwarearchitectuur, waardoor het makkelijk is om bijvoorbeeld een andere grijper of camerasysteem te gebruiken.

Resultaten

In 2013 zijn een aantal laboratoriumexperimenten uitgevoerd. De belangrijkste doelstellingen van de laboratoriumexperimenten waren om gegevens over de prestatie en nauwkeurigheid van de verschillende subsystemen te krijgen. Tijdens deze proeven konden 189 van de 194 vruchten worden gedetecteerd (97%), konden 167 vruchten worden benaderd (86% van alle vruchten) en 154 geplukt (79% van alle vruchten). De belangrijkste redenen voor mislukte plukhandelingen waren manipulatorproblemen (falende remmen) en onnauwkeurige vruchtpositiebepaling. Na het uitvoeren van de laboratoriumexperimenten is een lijst met suggesties voor verbeteringen met het consortium besproken.

Voor de kasexperimenten zijn een aantal modules vervangen door een nieuwere versie, zoals de definitieve manipulator, een nieuwe belichtingsunit voor de camera’s en nieuwe prototypes van de twee end-effectors. Tussen mei en juli 2014 zijn kasexperimenten met de geïntegreerde paprika oogstrobot in een gewas met rode paprika’s uitgevoerd bij een Nederlandse teler. Tijdens deze experimenten is de haalbaarheid van het autonoom oogsten van paprika's bewezen. De experimenten hebben een schat aan informatie opgeleverd. Er zijn een aantal problemen geconstateerd die de beperkte prestaties veroorzaakten. Het percentage van foutloos en zonder beschadiging geoogste vruchten in een niet aangepast praktijkgewas lag slechts tussen 2% en 6%. Na het vereenvoudigen van het gewas door het verwijderen van vruchtclusters en het verwijderen van bladeren, die de vrije zicht van de sensoren op de vruchten beperkten, werd het succespercentage verbeterd tot 33%. De gemiddelde doorlooptijd om een vrucht te plukken was 94 seconden. Het pluksucces en de doorlooptijd zijn in de praktijk nu nog onvoldoende, maar met de eerste werkende paprika-oogstrobot in een realistische omgeving is er in dit project een belangrijke mijlpaal bereikt. Ook zijn experimenten gedaan met een in dit project nieuw ontwikkelde methode, die bij het grijpen van de vrucht rekening houdt met de positie van de hoofdstengel van de plant. Door het gebruik van deze methode daalde de beschadiging van de stengel door de robot.

De paprika oogstrobot is meermaals tijdens de looptijd van het project gedemonstreerd. In juli 2013 is een eerste versie van het volledig geïntegreerde systeem met het eerste prototype van de manipulator in het laboratorium van Wageningen UR gedemonstreerd aan de leden van begeleidingscommissie (BCO). Daarnaast is de robot in verschillende stadia van de ontwikkeling aan bezoekersgroepen gedemonstreerd. De demonstratie van het systeem in de kas voor de BCO vond plaats op 3 juli 2014. De robot is ook getoond aan het wetenschappelijk publiek tijdens afsluitende CROPS workshop op 8 juli 2014 tijdens de Agricultural Engineering Conference (AgEng 2014) in Zürich, Zwitserland. De robot is ook live gedemonstreerd voor een breed publiek op een speciale georganiseerde informatie en demonstratie dag in Nederland op 4 september 2014. Verschillende videoclips van de paprika oogstrobot in de kas zijn geproduceerd en zijn te downloaden op de video sectie van de projectwebsite. De aan het project gerateerde PhD thesis van C.W. Bac “Improving obstacle awareness for robotic harvesting of sweet-pepper “ is in januari 2015 gepubliceerd.

Publicaties