project - EIP-AGRI Operational Group
Robotics in strawberry harvest
Robotiikka mansikan sadonkorjuussa
Objectives
Finnish strawberry production employs 15 000 - 20 000 seasonal workers every year. The availability of manpower constitutes a high long-term risk for the growers. Hand-picking also is a significant cost in the production. The project aimed to develop an automated strawberry harvesting technology for the open-field production. As a starting point were technological solutions that would be feasible for small family-owned farms.
Objectives
Mansikan viljelyn merkittävin pitkän aikavälin riski on poimijoiden saatavuuden epävarmuus. Työvoima on tiloille myös iso kustannus. Pääosin ulkomaalaisia mansikanpoimijoita on Suomessa vuosittain arviolta 15 000 - 20 000 henkilöä. Hankkeen tavoitteena oli kehittää robotiikkaan perustuva avomaan mansikan sadonkorjuuteknologiaa, jolla saataisiin ihmistyövoiman tarve minimoitua. Suunnittelun lähtökohtana oli myös suomalaisille tiloille mahdollinen hankintahinta.
Activities
The autonomous strawberry harvester was designed in collaboration with the multidisciplanary project team and strawberry growers of the innovation group. Parts of the prototype (linear actuator, strawberry detection, and autonomous moving platform) were developed and tested in the laboratory. Based on the development work, a prototype was built and further developed under field conditions. The picking costs of manual harvesting and the prototype were compared as a scenario-type calculation based on the performance of the prototype and possible further technological development.
Activities
Mansikanpoimintarobotti suunniteltiin monialaisen projektiryhmän ja innovaatioryhmän mansikanviljelijöiden yhteistyönä. Prototyypin osat (poimintakäsi, mansikan tunnistus ja autonominen liikkuva alusta) kehitettiin ja testattiin laboratoriossa. Kehitystyön perusteella rakennettiin prototyyppi, jota kehitettiin edelleen kenttäolosuhteissa. Prototyypin ja manuaalisen poimintatyön kustannuksia verrattiin skenaariolaskelmalla, joka pohjautui prototyypin poimintatulokseen ja ennakoituun teknologiseen kehitykseen mm. poimintakäsivarsien lisäämiseen.
Project details
- Main funding source
- Rural development 2014-2020 for Operational Groups
- Rural Development Programme
- 2014FI06RDRP001 Manner-Suomen maaseudun kehittämisohjelma 2014-2020
Emplacement
- Main geographical location
- Helsinki-Uusimaa
EUR 250 000.00
Total budget
Total contributions from EAFRD, national co-financing, additional national financing and other financing.
Ressources
1 Practice Abstracts
Labour availability is a critical factor for strawberry farms, as the crop is picked by hand. The aim of the "Robotics in strawberry harvest" project was to develop an autonomous harvesting machine suitable for open field strawberry. The design was based on the operating environment, but also on the robot's component costs and its multifunctionality. In the prototype, the actuators and the control unit are mounted on a multifunctional platform. Electricity was chosen to power the robot. The robot can be programmed or taught to follow a desired path by means of a so-called manual drive. The identification and picking of the berry are based on a machine vision system. The robot hand cuts the berry from the just above the calyx with integrated scissors and transfers it to a collection box on the platform. In field tests, the robot found berries well, but further development is needed to find the berry cut-off point to make the picking faster. Investment with the current technology of the prototype with one picking hand is not profitable compared to a human picker. However, the efficiency of the robot can be increased by further development of a machine vision algorithm to detect the cut-off point and by increasing the number of robot hands. The fixed cost of the investment can be reduced through multifunctionality. Possible areas for further development include planting, crop forecasting or stalk removal outside the strawberry picking season.
Työvoiman saatavuus on kriittinen tekijä mansikkatiloille, koska sato poimitaan käsin. Robotiikka mansikan sadonkorjuussa -hankkeen tavoitteena oli kehittää avomaamansikan poimintaan soveltuva mansikanpoimintakoneen prototyyppi. Suunnittelussa lähtökohtana oli toimintaympäristön huomioimisen lisäksi robotin komponenttikustannusten pitäminen kohtuullisena ja monitoiminnallisuus. Prototyypissä toimilaitteet ja ohjausyksikkö kiinnittyvät monitoiminnallisuuden mahdollistavaan alustaan. Robotin käyttövoimaksi valittiin sähkö. Robotin voi ohjelmoida tai opettaa ns. manuaaliajolla opettaa kulkemaan haluttua reittiä. Marjan tunnistus ja sen poiminta perustuu konenäköön. Robottikäsi irrottaa marjan kasvustosta katkaisemalla integroiduilla saksilla marjan varren kannan yläpuolelta ja siirtää alustalla sijaitsevaan keräyslaatikkoon. Toiminnallisuutta testaavissa peltotesteissä robotti löysi hyvin poimittavat marjat, mutta marjankatkaisukohdan löytäminen vaatii vielä jatkokehitystä. Yhden marjan poimintaan kuluu prototyypillä vielä liian kauan. Investointi tämänhetkisellä teknologialla ei ole kannattava ihmispoimijaan verrattuna. Robotin tehokkuutta voi kuitenkin kasvattaa jatkokehittämällä katkaisukohdan tunnistavaa konenäköalgoritmia sekä lisäämällä robottikäsien lukumäärää. Investoinnin kiinteitä kustannuksia on mahdollista alentaa monitoiminnallisuudella. Mahdollisia jatkokehityskohteita ovat istuttaminen, sadon ennustaminen tai rönsyjen poisto, jotka ajoittuvat mansikanpoimintasesongin ulkopuolelle.
Contacts
Project coordinator
-
Marja Rantanen
Project coordinator