Maisrobot expert in fotosynthese

Hoe goed een plant groeit, is afhankelijk van hoeveel zonlicht de bladeren kunnen opvangen voor fotosynthese. Nu is er een robot die dit exact kan berekenen.

Eureka is de rubriek voor 'productontwerpen voor morgen' uit het maandblad De Ingenieur.

Om een inschatting te maken van de groei van een plant, moesten onderzoekers met een gradenboog het veld in. Een arbeidsintensief klusje, waarbij de hoeken, tussen de bladeren en de stam, elk afzonderlijk moesten worden opgemeten. Die zijn immers een maat voor de efficiëntie van fotosynthese.

Zo vangt de plant het meeste zonlicht

Dit werk kan de robot AngleNet overnemen, zeggen de onderzoekers van de North Carolina State University (NCSU) en de Iowa State University (ISU). De resultaten publiceerden ze in het wetenschappelijke tijdschrift Journal of Field Robotics.

‘In het geval van mais, wil je dat de bovenste bladeren relatief verticaal staan en de onderste bladeren meer horizontaal’, legt NCSU-onderzoeker landbouwtechniek en eerste auteur Liron Xiang uit. ‘Zo vangt de plant het meeste zonlicht op.’

Machine learning

Het AngleNet-systeem bestaat uit een robot en een op machine learning gebaseerd softwareprogramma dat de hoeken van de bladeren voor elke plant afzonderlijk opmeet. De onderzoekers navigeren een bestaande landbouwrobot, de PhenoBot 3.0, daarvoor handmatig door het maisveld.

Op de robot zijn acht camera’s en stroboscopische lampen gemonteerd op vier verschillende hoogten. Elk niveau bevat twee camera’s die een 3D-modellering van de planten mogelijk maken en de hoogte van de bladeren tot de grond opmeten.

Belangrijk voor plantenveredelaars

‘Dat is belangrijke informatie voor plantenveredelaars’, zegt Xiang. ‘Zo kunnen ze de bladhoekverdeling voor elke rij planten beoordelen en op basis daarvan genetische lijnen identificeren met gewenste – of ongewenste – eigenschappen.’

De machine is ontwikkeld voor maisvelden, maar kan ook worden aangepast voor andere graangewassen zoals sojabonen. De robot gaat ruim 45.000 euro kosten.

Tekst: Sija van den Beukel
Foto:Lirong XIang