Het oogsten van broccoli is een arbeidsintensief proces waarbij mensen over het veld achter de tractor lopen en met het oog selecteren welke stronken groot genoeg zijn. Die snijden ze af en leggen ze op de lopende band. Een arbeidsintensief proces waarbij het voor telers steeds lastiger wordt om voldoende personeel te vinden. Automatiseren van de broccoli-oogst is daarom urgent. In het kader van het KIEM project Smart Farming Broccoli gingen Thijs Bouwes en Stefan Zwagerman de uitdaging aan met de ontwikkeling van een volledig automatisch werkende oogstmachine.

Broccoli met en zonder modder 

Belangrijk is dat de oogstmachine zelf de juiste stronken kiest. Bouwes, student technische informatica, kreeg vanuit het lectoraat Robotica van de Hogeschool Inholland in Alkmaar de opdracht aangeboden om onderzoek uit te voeren naar het geautomatiseerd oogsten van broccoli. Hij richtte zich daarbij in het bijzonder op het classificeren van broccoli.

Hoe zorg je dat een machine op het veld de broccolistronken met de juiste maat eruit pikt? Bouwes besloot een camera te gebruiken die de broccoli van bovenaf scant en beoordeelt. Dat klinkt eenvoudig, maar om dit in de praktijk te laten werken is nog een hele uitdaging. De machine moet bijvoorbeeld weten hoe een broccolistronk er uitziet.

Hoe je dat doet? Door de software te voeden met informatie, legt Bouwes uit: “We hebben datasets ingevoerd van honderden foto’s: broccoli met en zonder modder, met veel weinig bladeren, ga zo maar door. Ook de effecten van zon, schaduw, wind en zand zijn belangrijk. En natuurlijk moet het allemaal snel, plus dat de broccoli de juiste maat moet hebben.”

Mooie scores tijdens proef

Om uit te vinden of het idee werkt in de praktijk werd een prototype gebouwd: een kar met camera en een computer gemonteerd. Een test op een veld met vijftig broccolistronken leverde mooie resultaten op wat betreft het bepalen van de diepte: de afstand van de camera tot de broccoli. Iets minder goed was de score voor het bepalen van de diameter: de grootte van de broccoli. “Maar zeker niet slecht,” laat Bouwes hierop volgen. “Trouwens, ook bij het selecteren met het blote oog is het moeilijk om de diameter tot op de millimeter juist in te schatten.”

Tekst gaat verder onder de video:

Eerst ontbladeren, daarna afsnijden

Stefan Zwagerman hield zich bezig met het mechanische deel van de Broccoli Bot: de grijparm. Zwagerman, 4e jaars student Werktuigbouwkunde, werkte jarenlang bij een bloemkoolteler. Voor hem was de agrarische wereld dus niet nieuw.

Voordat hij aan de slag ging, maakte hij studie van bestaande ontwerpen van oogstmachines. Hierbij hield hij vier concepten tegen het licht. Zwagerman: “Modellen die alle broccoli in één keer van het veld halen, werken snel. Maar het nadeel is dat je alle maten door elkaar krijgt. Je verliest waardevol product; je wilt alleen goede exemplaren. Andere modellen kunnen wel de goede broccoli selecteren, maar die zijn weer te traag; dat willen telers ook niet.”

Na de voor- en nadelen van de verschillende concepten te hebben beoordeeld, werd gekozen voor een mechanisme dat de broccoli oogst in twee stappen: eerst ontbladeren en daarna afsnijden. Hoewel het in principe mogelijk is om beide stappen in één keer uit te voeren, ziet Zwagerman dit aspect als iets wat in een later stadium kan worden uitgezocht.

Afsnijden ging boven verwachting goed

Het prototype dat hij bouwde op basis van een ontwerptekening werd in het voorjaar getest bij een teler in de Wieringermeer. Die had al vroeg broccoli staan die gereed was om te oogsten. Het resultaat viel niet tegen, hoewel de bladeren door warm weer wat slap waren. “Dat was lastiger ontbladeren. Het afsnijden ging boven verwachting goed.” 

Beide onderdelen van het afstudeeronderzoek leveren wat Bouwes en Zwagerman betreft voldoende aanknopingspunten op om een en ander verder uit te werken, in samenwerking met het lectoraat Robotica, de telers en de betrokken technische bedrijven.

Op de vraag wat de studenten na hun studie aan Hogeschool Inholland gaan doen, antwoordt Zwagerman als zzp’er aan de slag te gaan in de techniek. Ook Bouwes kiest voor het ondernemerschap: met zijn eigen bedrijf WeFound gaat hij verder met het ontwikkelen van software, apps en websites.