Etter 18 år i USA og Storbritannia har robotekspert Martin Stølen vendt hjem til Norge. Han har omfattende utdanning og en doktorgrad i faget. I 2016 etablerte han selskapet Fieldwork Robotics på universitetet i Plymouth for å bygge roboter til landbruket og fikk 8 millioner kroner i etableringsstøtte i Storbritannia. I Norge har han tidligere innledet et samarbeid med Nibio på Toten om landbruksroboter.
Plukkeroboter
Stølen har utviklet roboter som plukker frukt og grønnsaker. I mange land er det mangel på folk som kan jobbe med innhøsting når produktene er modne. Det tror han roboter kan hjelpe til med.
– Vi har en prototyp på en robot som plukker bringebær. Den er bygget på en plattform som kjører langs buskene. Selve plukkearmen er montert på en søyle for å nå til et spesielt høydeområde og vi kan ha flere slike armer i ulike høyder på søylen, sier Stølen.
Trenger robotsyn
For å identifisere bær og grønnsaker bruker roboten 3D-kameraer. Til bringebær holder det vanligvis med vanlige optiske kameraer, for de røde bærene er lette å skille fra grønne blader og grønne eller brune grener.
– Når vi skal plukke andre grønnsaker, slik som erter og kål, trenger vi tredimensjonalt syn som kan skille ulike grønnfarger. Det er ikke så lett med et kamera som ser i det samme spekteret som øyet. Ved å bruke et kamera som ser i det hyperspektrale området, det vil si det som ligger utenfor øyets frekvensområde, kan vi det. Vi har brukt et kamera med høy oppløsning i det infrarøde området. Da er det lettere å skille bladene fra grønnsakene.
Bruker lang tid per bær – men har fire armer
Potensielt kan roboten klare seg med det ene stereokameraet, men når det er snakk om å plukke med mange armer rister det såpass mye i buskene at de inntil videre vil ha et ekstra kamera like ved plukkefingrene for finmanøvrering.
For å plukke et bringebær må roboten først identifisere det på busken. Så må plukkearmen posisjoners korrekt slik at fingrene kan gripe forsiktig om bæret. For å gjøre posisjoneringen best mulig beregnes plukkearmens posisjon slik at den kan plasseres to til åtte cm fra bæret. Deretter overtar et eget kamera nær fingrene på robotarmen og tar seg av finmanøvreringen. Så trekker armen bæret av og plasserer det forsiktig i en beholder.
– Her er det mange trinn med mye fotografering, posisjonering og bildeanalyse, så dette tar tid. For et menneske tar det to til tre sekunder å plukke hvert bringebær. Roboten bruker 15 sekunder. Det kan høres håpløst ut, men det er det ikke. Hver plattform kan ha fire plukkearmer og de kan nå opp i høyere busker enn et menneske kan. Med fire armer nærmer roboten seg menneskelig ytelse, men i praksis ligger den langt foran. Den kan uten videre jobbe 20 timer i døgnet, og vi jobber for å komme med til et bær på ti sekunder. Å slå et menneske per plukkearm vil ikke være praktisk mulig på mange år, sier Stølen, men det viktigste er at systemet kan konkurrere på pris per kilo.
Denne sammenlikningen gjelder bær som brukes til direkte konsum. Til syltetøy brukes maskinelle metoder som ingen robot kan konkurrere mot, men de bringebærene ser ikke vakre ut etterpå, og ingen vil betale for en kurv med slike.
I et fullt robotisert anlegg antar han at én operatør er nok til å holde ti roboter i aktivitet. De vil gjøre grovjobben, men slik teknologien er utviklet til nå, er det nødvendig å la mennesker plukke de bærene som roboten ikke har fått med seg.
Jobber med storprodusent
Fieldwork Robotics har et samarbeid med en av de største bringebærprodusentene i Storbritannia, Hall Hunter Partnership. De produserer i veksthus og kan høste bær fra april til november.
– I Norge er det snakk om å høste bringebær fra friland eller i plasttunnel, sier han.
Kommer sakte
Stølen tror ikke på noen nært forestående robotrevolusjon i landbruket. Slik automatisering av manuelle prosesser vil neppe blir stort før om fem til ti år og det vil skje med ulike hastighet på forskjellige vekster. Men at dette kommer, er han ikke i tvil om. Teknologien vil bli stadig bedre og robotene vil bli billigere og etter hvert få svært god lønnsomhet.
.png){kind=logo}
– Vi tenker at dette vil komme som en utleietjeneste, først hvor vi tar betalt per kilo plukket. Så lenge robotene er på et tidlig utviklingstrinn tror jeg det er best både for oss og kundene. Salg er aktuelt når robotene er utviklet til ferdige produkter. Det er langt fra roboter som støvsuger og klipper gress, til slike mekaniske, komplekse roboter med mange sensorer og stor beregningskapasitet.
Plukkerobotene er ennå på forskningsstadiet, men i løpet av et par år ser Stølen for seg å bygge den første serien. Da skal teknologien være klar til hard jobbing i felten, og robotene skal være robuste nok til å håndtere svært lange arbeidsdager.
– Det er viktig for oss å være nær produsentene for å kunne utvikle robotene sammen med dem. Vi jobber mye med både programvare og maskinvaren for å øke hastighet og presisjon. I dag kan vi bygge roboter til rundt 300.000 kroner, men dette er modeller til forskning og vi kjøper komponenter dyrt. Dette kommer til å bli veldig mye billigere om noen år, når vi kan produsere i større antall.
Myk robotikk
Det er strenge krav til roboter som skal jobbe sammen med mennesker. De må være hardføre nok til å kunne tåle en støyt, og de må ikke skade folk.
– Robotene må ha det vi kaller variabel stivhet og gode tilbakekoblingsmekanismer. Med variabel stivhet mener jeg at de må både ha myke og stive bevegelser, slik at de ikke ødelegger det de plukker når de kommer nært eller gjør en feil.
Nå arbeider Stølen med å etablere en norsk avdeling av selskapet, og å starte en forskningsgruppe ved Høyskolen på Vestlandet. Her skal de utvikle roboter som er tilpasset norske forhold. Med norske kostnader kan slike roboter gi en gevinst som er større enn i mange andre land. Det å ha mennesker til å plukke bringebær tusenvis av timer, er dyrt.
– Vi ser også på mange andre vekster som kan høstes med roboter slik som tomater og blomkål i første omgang.
Stølen tror også roboter vil kunne plukke andre frukter og bær, som for eksempel kirsebær, i fremtiden. Det er allerede arbeid på gang mot plukking av jordbær, epler og agurker ved forskningsgrupper og firmaer rundt om i verden. Robotene har normalt ingen begrensing på høyden over bakken. Potensialet for teknologien er svært lovende.
– Jeg tror ikke det vil gå så mange år før slike innhøstingsroboter vil bli svært lønnsomme, sier roboteksperten.
Slik presenterer universitetet og selskapet selv robotplukkeren via video:
