Mekanisk interaksjonsverktøy for uttak av innmat fra torsk (GutOut)

Etter en FHF-workshop i 2015 var hovedkonklusjonen at det fortsatt var behov hos industrien for å få utviklet ny og forbedret sløyeteknologi for hvitfisk (SINTEF-rapport A27439, 2016). Siden har flere av maskinleverandørene gjennomført prosjekter med særlig vekt på å forbedre eller nyutvikle sløyemaskiner som er mer skånsomme mot innmaten/restråstoffet (slik som Havfront, KM Fish Machinery m.fl.). Her kan det fortsatt gjøres mer på området, men det er likevel tid for å se på automatisering av neste ledd i prosessen hvor man ønsker en automatisk sortering av innmaten i enkelte fraksjoner; slik som lever, rogn, melke/isselje og magesekk m.m.

Næringen ser muligheter for økt verdiskaping rundt høyere utnyttelse av marint restråstoff. Det er et ønske å kunne levere fraksjonerte råstoff fra innmat (av eksempelvis torsk) med høy kvalitet – slik at den kan nyttes i konsumprodukter. Dette vil bidra til økt bærekraft gjennom redusert svinn, bedre arbeidsforhold og økt lønnsomhet.

Utvikling av ny teknologi for å kunne effektivt sortere slo er nødvending for å oppnå bedre utnyttelse av restråstoffet. I dag er dette i all hovedsak en manuell operasjon, selv om det finnes delautomatisert løsning for assistert uttak av lever. Markedsprosjekter innen utnyttelse av restråstoff påpeker at det finnes et stort potensiale. En forskningsrapport fra Møreforsking ” (Møreforsking, rapport nr. Å0802, 2008) fastslo at for flere i næringen har 1/3 av lønnsomheten kommet fra utsortert restråstoff. For å kunne levere jevnt i større volum på en effektiv og lønnsom måte, krever automatisert sortering. 

Denne problemstillingen har blitt mer aktuell som følge av nyvinninger og stor utviklingshastighet innen bruk av maskinsyn og maskinlæring for å oppnå automatiske/robotiserte løsninger. Industrielt vil det nå være mulig å skille de ulike slofraksjonene ved bruk av maskinsyn mens de er samfengte. Nå er den største utfordringen å utvikle interaksjonsverktøy eller metoder som er i stand til å holde de enkelte fraksjonene intakte, og automatisere sorteringen for videre håndtering og bearbeiding.

Interaksjon med myke, skjøre, og glatte objekter er krevende, også for mennesker. Per i dag eksisterer det ingen ferdigutviklede løsninger for denne typen autonom skånsom sortering. For å løse utfordringen med helautomatisert sortering av innmat fra torsk eller fisk generelt er det nødvendig å utvikle en måte å ta ut innmat som skånsomt separerer de enkelte fraksjonene for videre automatisert håndtering og prosessering. 

Rent mekanisk er det utfordrende å separere fraksjonene. Innmaten er en samfengt masse som delvis er forbundet med hinner mellom organene. Lever utnyttes hele året, og skånsom, automatisert uttak og sortering av lever vil kunne øke anvendelsesområde, kvalitet, inntjening og lønnsomhet. Rogn er ofte bedre betalt, men er en sesongvare. Hovedfokuset i prosjektet vil være å finne gode løsninger som muligjøre automatisert sortering av lever og rogn. Utviklingprosessen vil også kunne medføre at man ser kombinasjonsløsninger som muligjør bedre utnyttelse av melke og magesekk. I dag blir hvitfiskgonader og annet restråstoff i stor grad sendt til ensilasje, og i mindre grad sortert ut i enkeltfraksjoner. Det som blir sortert i enkeltfraksjoner gjøres gjennom manuelt arbeid. Automasjonsløsninger for sortering av slo er ikke kommet på plass grunnet mangel på løsninger for skånsom separering og håndtering. Eksempelvis er rogn utfordrende fordi rognposen lett sprekker. 

SINTEF Ocean har tidligere gjennomført flere prosjekter som er av relevans for satsningen mot bedre nyttegjørelse av restråstoff fra torsk. I prosjektet “Teknologi for fraksjonert uttak og sortering av restråstoff fra sild” (Fossum, et al. 2012) ble det jobbet med teknologi for automatisk separasjon, identifisering og manipulering av utvalgte restråstoffraksjoner fra NVG (norsk vårgytende) sild. Gjennom dette prosjektet ble det skissert og testet flere mulige konsepter for separasjon og manipulering. Det ble gjennomført et videreførings-prosjekt (“Fraksjonert uttak og sortering av restråstoff fra NVG-sild” 2012–2017) der det ble utviklet et maskinsyn-system for sortering av fraksjoner fra restråstoff av sild (Guttormsen, et al. 2016). Systemet benyttet NIR-laser-scattering for å skille rogn fra melke og øvrige fraksjoner. Resultatet viste at KI (kunstig intelligens) sammen med maskinsyn kunne skille 100 % mellom rogn, melke og buklist på sild. I prosjektet ble det testet et konsept som baserte seg på at fraksjonene ble avbildet i fritt fall og deretter separert mekanisk i flere omganger på transportbånd. Her ble det testet ut tre forskjellige mekanismer som vakuumsug, utbørsting og glipper mellom bånd.

Gjennom prosjekter som “Innovativ og fleksibel teknologi for norsk matvareproduksjon” (iProcess) (Norges forskningsråds prosjektnr. 255596), GentleMAN – Skånsom og avansert robotisert manipulasjon av 3D-føyelige objekter (Norges forskningsråds prosjektnr. 299757) og BIFROST – Et Visuell-Taktil persepsjons- og styringsrammeverk for avansert manipulasjon av føyelige objekter (Norges forskningsråds prosjektnr. 313870) har SINTEF Ocean bygd opp stor kompetanse på utvikling av verktøy for skånsom interaksjon med skjøre objekter. Eksempelvis jobbes det med utviklingen av helt ny menneskeliknende griper, og helt ny type sensorikk som kan kjenne og forstår kontakten den har med objektene (Lillienskiold 2021).

SINTEF Ocean har også gjennomført flere andre prosjekter med relevant teknologiutvikling. I en serie av prosjekter ble det blant annet jobbet med maskinsynssystem med 2D- og 3D-avbildning, samt laser, for individbasert sortering av sild og makrell (form, farge, overflate (sår/skader) med mer). En prototype i industriell skala ble bygget av MMC Tendos. Fullversjon ble beregnet til å kunne håndtere 50 tonn sild per time og sortere i inntil 7 klasser.

I 2007 ble det gjennomført et forprosjekt for automatisk utsortering av torskemager fra øvrig slo (Østvik og Njaa 2007). Konklusjonen i dette prosjektet var at maskinell løsning for sortering/rensing av mager fra øvrig slo kan løses ved hjelp av manuell opphenging og innmating av råstoffet. 

Tidligere forskning fra 2009 på deteksjon av ulike fraksjoner fra restråstoff fra torsk, viser at det er vanskelig å skille disse fra hverandre kun med fargebilder og statistiske metoder (Mathiassen 2009). Resultater publisert i en artikkel fra 2015 (Lukasz, et al. 2015) viser at med riktig utvalg av synlige og nærinfrarøde spektralbånd er det mulig å detektere fraksjonene fra hverandre med stor nøyaktighet. Ut fra tidligere arbeider synes det som om at en kombinasjon av tilpassede maskinsynteknikker vil kunne detektere og klassifisere fraksjonene. En forutsetning for et helautomatisert sorteringssystem for innmat fra torsk er et mekanisk system som kan samhandle med maskinsyn og eventuelt robotiserte løsninger.