Til hovedinnhold

Roboter som ser og føler kan redde tonnevis med mat

Intelligent robothåndtering skal øke lønnsomheten og redusere matsvinn i produksjonsleddet. Hils på roboten som både har syn og følsomme hender.
Når robotens "øyne", "hjerne" og "hender" arbeider sammen vil produktiviteten øke. Det blir mindre svinn, lønnsomheten øker og på denne måten sikrer man fortsatt verdiskaping i Norge, sier  forsker Ekrem Misimi. Her er han i laben. Foto: TYD
Når robotens "øyne", "hjerne" og "hender" arbeider sammen vil produktiviteten øke. Det blir mindre svinn, lønnsomheten øker og på denne måten sikrer man fortsatt verdiskaping i Norge, sier forsker Ekrem Misimi. Her er han i laben. Foto: TYD

Matsvinn: Hvert år går 1,3 milliarder tonn mat til spille på verdensbasis – mens den produseres. Bare i Norge kaster vi 320.000 tonn årlig. En av hovedårsakene til dette er mangel på fleksibel og intelligent teknologi for håndtering og bearbeiding av mat, ifølge forskere.

Dagens produksjonsmetoder er basert på teknologi som sliter med å håndtere variasjonen i form og struktur på råstoffet. Vi trenger med andre ord mer og bedre automatisering som kan øke utnyttelsesgraden av maten.

Det er nettopp dette et forskerteam i SINTEF jobber med. I tett samarbeid med både bedrifter innen landbruk og sjømatsektoren, har forskerne kommet med ny kunnskap og robotteknologi som skal bidra til å løse problemet med svinn i matproduksjon, i prosjektet iProsess.

Fakta om prosjektet:

iProcess er blant de største av prosjektene innenfor automatisering av matproduksjon og håndtering som Norges Forskningsråd har finansiert. Prosjektet har produsert 30 vitenskapelig artikler og 70 presentasjoner.

iProcess er et femårig forskningsprosjekt ledet av SINTEF Ocean. Prosjektpartnere er SINTEF Manufacturing, NTNU, Nofima, NMBU, Universitetet i Stavanger, DTU, INRIA, KU Leuven. Industripartnere er Lerøy Norway Seafoods, Produsentpakkeriet i Trøndelag, RFID Solutions, BAMA; Nortura, Dynatec, Norilia, Predictor, TINE.

iProcess er støttet av Norges forskningsråd.

www.iprocessproject.com

Kompleks fingerferdighet

Mange av oppgavene i matindustrien innebærer behandling av råstoff og myke matobjekter som varierer i form og størrelse, og det har derfor vært vanskelig å få automatisert disse prosessene med mekaniske løsninger. Det er her robotene kommer inn i bildet. Men det er ikke uten utfordringer:

Robotene må mestre den komplekse fingerferdigheten som kreves når man håndterer og bearbeider for eksempel kjøtt, fisk eller sjømat.

– Samspillet mellom en robot og objekter som er myke, skjøre, bløte eller formbare, er en av de største utfordringene innen robotikk i dag, fordi råstoffet endrer form og fasong ved håndtering, sier forsker Ekrem Misimi i SINTEF Ocean.

Å håndtere mat med roboter er ikke det samme som å automatisere prosesser med faste, rigide industriobjekter. Derfor trengs det enda smartere roboter. Dagens roboter mangler visuelle og fintfølende sanser, og intelligens for å få til disse oppgavene. Det har rett og slett manglet roboter med evnen til å se og føle. Derfor har forskerteamet på SINTEF utviklet robotteknologi med «øyne» i form av 3D-syn, «hjerne» fra kunstig intelligens og følsomme «hender» som baserer seg på taktil sansing.

Robot med fintfølende hender

Tomat, fisk, eller kanskje kylling. Denne roboten klarer å gripe ulike typer myke strukturer, uten å ødelegge noe. Foto: TYD

– Ved hjelp av disse egenskapene kan vi gi robotene en oppgavespesifikk intelligens, som er god nok til å gjøre jobben automatisk, som for eksempel i griperoperasjoner, sier Misimi. Teknologien som er utviklet i prosjektet klarer noe som er ganske innovativt, nemlig å automatisk håndtere føyelige og myke matobjekter som varierer i form og størrelse. Eksempler er fisk, grønnsaker og frukt, forteller SINTEF-forskeren.

*Les mer om robotteknologien her*

Egner seg for småskalaproduksjon

Vi har utviklet helt nye konsepter og metoder som passer spesielt godt for småskala matproduksjon, som det finnes mest av i Norge. Resultatet er mer fleksible og mer bærekraftige måter å behandle maten på, med andre ord:  bedre utnyttelse av råstoffet og økt lønnsomhet, også for små produsenter. Men robotene kan også bidra med å redusere tungt og ensformig arbeid.

– I dag utføres mange av oppgavene under mathøsting og bearbeiding manuelt av mennesker. Dette innebærer mange repetitive, krevende og tunge oppgaver som sliter på arbeiderne. Dette i kombinasjon med mekaniske og halvautomatiske løsninger som i dag finnes i industrien, og som ikke klarer å håndtere den biologiske variasjonen på råstoffet, gjør at resultatene er unøyaktige og fører til at store mengder mat går til spille, sier Misimi.

En bedrift som kan bekrefte at tunge og gjentakende arbeidsoppgaver er en utfordring, er Nortura, som er partner i prosjektet.

– Dette er en utfordring spesielt for de som utfører oppgavene, så sett fra et HMS-perspektiv er dette svært nyttig, sier Per Berg som er Direktør Nyskaping i Nortura.

Kjøttproduksjon i Norge er også småskalaproduksjon, sett i et internasjonalt perspektiv. De største slakteriene våre er mindre enn de minste danske og har faktisk bare ca 20 prosent av produksjonsvolumet til de største danske slakteriene, om man ser bort fra for småskala som eksempel økologisk produksjon på enkelte gårder, sier han.

Derfor blir roboter som kan håndtere kjøtt og råvarer på skånsomt vis et nødvendig konkurransefortrinn for norsk matproduksjon, mener Berg, som allikevel mener at det optimale er at roboter og mennesker kan jobbe sammen.

– En robot kan gripe og flytte råvarene, mens skjæringa som er et arbeid som krever øvelse, presisjon og teknikk gjøres av menneskehånd.

I dag har ikke Nortura så mange roboter i produksjonslinja. Det går for det meste i automatisk plassering og saging. Men i framtida ser han for seg at Nortura skal robotisere så mye som mulig. Det vil bli mulig når robotteknologien blir billigere. Fordi roboter er nøyaktige og svært hygieniske – de bringer jo aldri smitte inn i produksjonslokalene, kan det også bli en fordel med tanke på pandemien vi nå har opplevd, ifølge Berg. Dessuten betyr roboter færre bakterier og økt holdbarhet på kjøttet og reduserer faren for eventuell spredning av matbårne sykdommer.

Automatisering vil gi oss et konkurransefortrinn

– Kunnskapen og teknologien  er spesielt viktig i en tid med voksende etterspørsel av protein globalt siden vi stadig blir flere mennesker på kloden, men også for å kunne sikre matproduksjon, som er en samfunnskritisk funksjon, i situasjoner når menneskelige operatører er forhindret til å gjøre jobben sin, sier Misimi.

Han er overbevist om at forskningen vil bidra til å løse mange av de utfordringene norsk matindustri har.

– Når robotens «øyne», «hjerne» og «hender» arbeider sammen vil produktiviteten øke. Volumene av tapt mat blir mindre, lønnsomheten øker og på denne måten sikrer man fortsatt verdiskaping i Norge, sier Misimi. Han tror fleksible robotbaserte automatiseringsløsninger vil gi norsk industri et konkurransefortrinn.

Resultater fra prosjektet:

Robot og automasjonsdelen har vært hovedvekten av prosjektet, men det har også generert ny kunnskap og teknologi innen:

*Produksjonsplanlegging

*Produksjonskonsepter tilpasset småskalaproduksjon

*Kvalitetskontroll av råvare og produksjonsprosess med sensorteknologi

*Informasjonsflyt som hjelper matprodusenten å få mest mulig ut av råvarene og øke fortjenesten

*Utvikle markedsstrategier og forretningsmodeller som øker fortjenesten ved for eksempel å finne riktig råstoff til riktig marked

*Sett på barrierene for automatisering

*Sirkulær design for å belyse hvordan industrien kan bruke design som et verktøy for å bli en del av den sirkulære økonomien.

Les mer om dette i Forskningsrådets prosjektbank

 

Av Håvard Egge for Gemini.no
torsdag 6. mai 2021
Seniorforsker
982 22 467