Super Trooper: Autonome robot helpt tuinders bij het transport van potplanten

Om planten optimaal te laten groeien, moeten potten van soms wel 10 kg in een kwekerij of tuincentrum regelmatig verplaatst en herschikt worden - dag na dag. Het is zweterig en inspannend werk. Het is maar goed dat er visionairs zijn zoals Pierre Delarboulas en Adrien Jauffret van Instar Robotics in Frankrijk. Hun autonome robot "Trooper" verzorgt dit transport van potplanten en draagt bij aan de automatisering in kwekerijen. De MRS1000 3D-LiDAR-sensor zorgt voor nauwkeurige navigatie en omgevingsperceptie in deze ruwe omgeving.

Instar Robotics is een jonge start-up die in 2018 is opgericht door Pierre Delarboulas en Adrien Jauffret. Beiden zijn gepromoveerd in artificial intelligence en robotica en hebben lang geleden de smaak te pakken gekregen. Hun missie: bruikbare, nuttige robotica die mensen ondersteunt in hun dagelijks leven en hen weer centraal stelt in hun beroep.

Boomkwekerijen helpen bij het transport van potplanten

De oprichters hadden al vroeg de wens om in de landbouw te gaan werken. Met name deze sector stelt de robotica voor een groot aantal technische uitdagingen. De omstandigheden buiten zijn zeer gevarieerd en voortdurend aan verandering onderhevig (milieu, weer, bodem...). Daarom moeten er robots worden ontwikkeld die zich kunnen aanpassen en flexibel en betrouwbaar zijn.

Na uitgebreid onderzoek stuitten de twee wetenschappers op de tuinders- en kwekerijsector en het transport van potplanten - een vooral handmatige, repetitieve en fysiek veeleisende baan. Bovendien worden deze taken meestal uitgevoerd door seizoensarbeiders, die vanwege de moeilijke omstandigheden steeds moeilijker te vinden zijn. Alle voorwaarden waren dus aanwezig om een robotoplossing te ontwikkelen die de arbeiders zou ontlasten.

Twee van de taken in een boomkwekerij zijn bijzonder cruciaal voor de kwaliteit van de planten: ze dichter bij elkaar of verder uit elkaar plaatsen. De eerste taak wordt uitgevoerd aan het begin van het planten om de beschikbare ruimte te optimaliseren. In de voorbereidingsfase en tijdens het oppotten worden de potten naast elkaar geplaatst "in rechthoeken" en "op de vloer van de hal" om een eerste groeifase mogelijk te maken. Na een bepaalde tijd worden de potten dan individueel vervoerd naar een andere locatie op de kwekerij. De planten kunnen dan goed gedijen en de verspreiding van ziekten wordt voorkomen. Sommige kwekerijen zijn enkele honderden hectaren groot en verplaatsen meer dan 100.000 potten, die tot 10 kg kunnen wegen. U kunt zich dus wel voorstellen hoezeer deze zeer repetitieve taak baat heeft bij een automatiseringsoplossing.

Ontwikkeling van een handlingrobot om de werkdruk bij boomkwekerijen te verlagen

De ontwikkeling van een kleine, autonome robot was daarom zinvol om tuinders en boomkwekerijen te helpen om de potten binnen het bedrijf van A naar B te transporteren en ze dicht bij elkaar of verder uit elkaar te plaatsen - de geboorte van Trooper.

Wat zich al snel uitkristalliseerde was het probleem van de omgevingsperceptie. De robot moet:

• zelfstandig bewegen,
• zijn omgeving begrijpen,
• obstakels herkennen,
• de potten herkennen,
• zich op de juiste manier positioneren om ze op te pakken,
• zich oriënteren,
• en dit alles op een veilige manier en in samenwerking met de mens.

De keuze voor een 3D-LiDAR-sensor lag daarom voor de hand en Instar Robotics koos uiteindelijk voor de MRS1000 multi-layer-scanner.

De "ogen" van de Trooper voor omgevingsperceptie

De MRS1000 is een multi-layer-scanner en in zekere zin "de ogen van de Trooper", zegt Pierre Delarboulas. Hij genereert een puntenwolk die de afstand tot het object aangeeft, die vervolgens wordt gebruikt om de route te berekenen en de vormen te modelleren om de objecten te reconstrueren. Een algoritme dat is ontwikkeld door Instar Robotics herkent de objecten door te zoeken naar cirkels (d.w.z. potten) die zijn gereconstrueerd door de puntenwolk en de vier layers van de LiDAR-sensor.

De reflectiefactor van het object wordt eveneens rechtstreeks door de sensor gedetecteerd om objecten beter te kunnen onderscheiden op basis van hun kleur. Dit verhoogt het reactievermogen van de robot: hij neemt betere beslissingen en heeft een zinvolle interactie met de omgeving.

Groot succes dankzij de prestaties van de 3D-LiDAR-sensor

De prestaties van de MRS1000 waren een van de belangrijkste factoren voor het succes van dit project. Het detecteert en meet objecten in een gezichtsveld van 275°. Door gelijktijdig op vier verschillende vlakken te meten, maakt de MRS1000 gedetailleerde detectie van objecten en het volgen van de bewegingsrichting mogelijk. De robuuste behuizing is bestand tegen stof, hitte en vocht en is dankzij de HDDM+ technologie bijzonder betrouwbaar en krachtig, zelfs bij mist of fel licht - en voldoet daarmee aan alle eisen van Instar Robotics.

Besparingen van 15 procent voor tuinderbedrijven

De tuinders zijn het erover eens: "Er is een tijd voor de Trooper en een tijd na de Trooper," zegt Pierre Delarboulas. Het tekort aan arbeidskrachten in deze sector was schrijnend, voornamelijk door het inspannende werk om de potten dichter bij elkaar of verder uit elkaar te zetten. Met de robot worden de werknemers nu ontlast en hebben ze meer tijd en rust om aandacht te besteden aan andere, veeleisendere en motiverende taken.

Het project heeft ook zijn waarde bewezen op het gebied van productiviteit. De robot wordt nooit moe, werkt onder alle weersomstandigheden en zet de potten in de optimale positie. Dit bespaart tot 15% bedrijfsruimte in de kwekerijen.

Het duurt ongeveer vier tot vijf jaar voordat de investering in een Trooper zichzelf heeft terugverdiend, afhankelijk van het gebruik van de machine. Dit is een relatief korte tijd voor een investering in de landbouwsector.

"Er is altijd iemand om ons te helpen"

Dit zijn de woorden van Pierre Delarboulas over de verschillende teams bij SICK in Frankrijk. De Trooper werd samen met SICK ontworpen en stap voor stap continu verbeterd. Door zijn positie op de robot werd de sensor in het begin bijvoorbeeld sterk blootgesteld aan de externe omstandigheden (regen, aarde). Hij moest worden afgeschermd met een op maat gesneden kap. Na een evaluatie door het SICK-team werd de meest compacte bescherming ontworpen om nog betere prestaties te bereiken. De samenwerking was zeer bevredigend voor beide partijen.

En wat heeft de toekomst in petto?

Er is geen tekort aan ideeën voor nieuwe producten. Er worden momenteel drie nieuwe tools ontwikkeld om de mogelijkheden van de Trooper uit te breiden en het probleem van het tekort aan arbeidskrachten in het tuinders- en kwekerijsegment aan te pakken:

• Het snoeien van planten
• Ongediertebestrijding door omwikkeling van de plant met plakstroken
• Bodembehandeling, bijv. gelijkmatige verdeling van meststoffen in de potten rond de plant

Meer artikelen

Meer lezen

Meer lezen

Meer lezen