Vers, diepgevroren en verwerkt zachtfruit vormen samen een miljardenindustrie in de Verenigde Staten. Specifiek in Arkansas leveren verse bramen jaarlijks 24,3 miljoen dollar op voor de staatseconomie. Dit delicate zachtfruit, vaak verkocht in clamshells in supermarkten, moet echter met de hand worden geoogst. Onderzoekers aan de Universiteit van Arkansas hebben daarom een innovatieve robotgrijper ontworpen om het oogsten van bramen te automatiseren.
In april verleende het U.S. Patent and Trademark Office een patent voor de nieuwe technologie, genaamd "Soft Robotic Gripper for Berry Harvesting". Deze werd ontwikkeld door Anthony Gunderman, destijds promovendus en nu assistent-professor aan de afdeling Werktuigbouwkunde, in samenwerking met voormalig U of A-professor Yue Chen (tegenwoordig werkzaam bij Georgia Tech) en student Jeremy Collins. Het patent werd gerealiseerd via Technology Ventures, een onderdeel van de divisie Onderzoek en Innovatie van de universiteit.
© University of Arkansas
De grijper beschikt over drie flexibele, buigzame vingers die de natuurlijke beweging imiteren van het openen en sluiten van een tulpenbloem, geïnspireerd door biomimicry. Elke vinger werkt met een peesachtig mechanisme dat gitaarsnaren gebruikt om het fruit voorzichtig te grijpen en te plukken. Krachtsensoren in de vingertoppen zorgen ervoor dat het zachtfruit zonder pletten wordt geoogst, waardoor schade aan het fruit wordt vermeden - beide factoren die de aantrekkelijkheid voor consumenten verminderen en leiden tot afkeuring door het USDA.
Om de juiste plukdruk te bepalen, werkten de ingenieurs samen met Adrea Myers, toen afgestudeerde student, en Renee Threlfall, universitair hoofddocent voedingswetenschappen aan het Arkansas Agricultural Experiment Station. Door sensoren aan ervaren bramenplukkers te bevestigen, kon de optimale druk voor schadevrij plukken worden vastgelegd.
Hoewel robuust fruit zoals blauwe bessen en peren al machinaal wordt geoogst en geautomatiseerde systemen worden ingezet voor verwerkte bramen, blijven bramen voor de versmarkt afhankelijk van handmatige arbeid. Voor inzet op kwekerijen moet de robotgrijper nog worden geïntegreerd met computervisie en positioneringssystemen om zachtfruit op de plant te detecteren en te bereiken.
Gunderman is van mening dat de robot uiteindelijk de menselijke hand kan overtreffen in deze specifieke taak. "Bij het optimaliseren voor één specifieke taak kun je zeker een ontwerp maken dat beter is dan de menselijke hand," verklaarde hij. De grijper biedt bovendien consistentie, iets dat sterk varieert tussen onervaren en ervaren oogsters.
Naast bramen zou de grijper ook aangepast kunnen worden voor ander zachtfruit zoals frambozen. Tests met de grijper zijn uitgevoerd op diverse voorwerpen, van harde voorwerpen zoals een pot peren en een blik bonen tot zachte voorwerpen zoals een zak chips en een T-shirt. Gunderman merkt op dat de technologie ook van waarde kan zijn voor mensen met beperkte mobiliteit, wat de mogelijkheid suggereert van toepassingen buiten de land- en tuinbouw.
Voor meer informatie:
Andy Albertson
University of Arkansas
Tel: +1 479 575 6111
aalbert@uark.edu
www.arkansasresearch.uark.edu