Kunnen robots op het veld een hele aardappelteelt automatiseren?
Robots die onvermoeibaar en trefzeker bandwerk verrichten of die bierkratten stapelen … dat kennen we. Maar hoe goed krijgen we robots, zodat ze de behandelingen kunnen overnemen van mens en trekker bij zoiets veranderlijk en onregelmatig en onvoorspelbaar als een gewas op een akker? Bij ILVO is een alsmaar meer uitbreidend team ‘agrifood technology’ aan de slag dat, met veel bedrijfpartners en met EU-steun, werkt aan in de praktijk geteste robotiseringsprojecten.
Op een aardappelveld waar ze afgelopen seizoen al intensief experimenteerden, krijg je op de Dag van de Landbouw (18 september), tijdens FestIlvo - het Festival van Weten en Eten – een continue demonstratie van robots.
Nobel doel
Meer duurzaamheid, verminderen in gewasmiddelengebruik, meer plaats-specifiek kunnen ingrijpen met tegelijk minder zware machines en minder arbeidsintensief: het zijn allemaal doelstellingen die nu een uitdaging zijn in de plantaardige productie, en die robotisering gecombineerd nastreeft.
Geen robots zonder achterliggende intelligentie
Jordy Windels (ILVO): “Intelligente systemen waarbij de landbouw extra ‘ogen’ en kennis krijgt over de toestand op zijn veld zijn hier en daar al in de praktijk. De ontwikkelingen door onderzoeksgroepen gaan erg snel vooruit op dat vlak. Er wordt getest met camera’s en sensoren gemonteerd op drones, op de trekker of landbouwmachine, of zelf op satellieten. Er wordt vervolgens ook gewerkt aan de automatische interpretatie van de beelden: kunnen computers en artificiële intelligentie algoritmes (AI) het onderscheid leren herkennen tussen een plant met een ziekte of plaag en een gezonde plant? Kunnen ze zien en noteren of er op elke gefotografeerde plek alleen gewas staat, of ook onkruid dat moet worden behandeld? ”
Taakkaarten en zones connecteren
Een ander groot werkpakket voor de onderzoekers is om de connectie perfect te krijgen tussen de gemaakte taakkaart met de te behandelen zones (op basis van de geïnterpreteerde foto’s) en de machine die uiteindelijk op de juiste plek plaatsspecifiek moet behandelen. Niet alle systemen van alle merken ‘praten’ zomaar probleemloos met elkaar. Tractoren rijden ook niet overal even hard. De gps mag dus niet achterop of voorop geraken.
In hoeverre de robots, als nieuwkomer op het veld, gebruik (kunnen/zullen) maken van bovenstaande kennispakketten leggen we hieronder uit.
Autonome robot
Deze robots hebben de grootte van een personenwagen tot een mini-autootje, ze rijden op hoge wielen, ze hebben beweegbare ‘armen’ die een bepaalde behandeling (schoffelen bijvoorbeeld) op een juiste plaats en met de juiste intensiteit kunnen verrichten, ze vinden intussen zelfrijdend de weg doorheen de gewasrijen, en ze hebben natuurlijk een energiebron bij zich die de verplaatsing en behandeling aandrijft.
Simon Cool (ILVO-expert in robotisering): “Wij mikken alleszins op machines die veel minder zwaar wegen dan de gebruikelijke tractoren en landbouwmachines, en die dus minder bodemcompactie veroorzaken. We mikken ook op een reductie van de machinekost. Er zijn slechts enkele camera’s nodig om de volledige werkbreedte te bestrijken, en bijvoorbeeld ook minder spuitdoppen, die bovendien nog individueler en van dichterbij kunnen handelen.”
Dat een kleinschalige robot niet concurreert qua snelheid met bijvoorbeeld een grote spuitmachine die 33 meter breed ineens mee heeft, wordt gerelativeerd tijdens ons gesprek. “Het verlies aan werkbreedte en snelheid compenseren robots op het vlak van autonomie en arbeidsefficiëntie. Zij kunnen zonder pauzes en werkuren voortwerken en hoeven alleen op de beperkte aantal plekken te zijn waar de taakkaart een behandeling voorschrijft”, vertelt Cool.
Nog wel een weg te gaan
Momenteel zijn er veel start-ups en kleinere bedrijven bezig met de ontwikkeling van robots. Er is op dit moment nog niet veel standaardisatie, terwijl dat bij tractoren en werktuigen wel het geval is. Denk bijvoorbeeld aan de driepuntshefinrichting of de ontwikkeling van Isobus. Veel robots zijn op heden taakspecifiek, het zijn vaak de robotfabrikanten die zelf de werktuigen fabriceren.
“Er zijn inderdaad nog heel wat stappen te zetten in de standaardisatie. Een belangrijke tussenfase is werktuigen te hebben die zowel met robots als met tractoren toegepast kunnen worden. Het zou dan gaan over machines met een beperktere werkbreedte, maar die opgebouwd worden uit diezelfde standaardmachineonderdelen.
Op die manier blijft het nodige vermogen van de robot beperkt, blijft het gewicht relatief laag en de machine compact, waardoor ze eenvoudig logistiek verplaatsbaar blijft. Autonome robots en hun machines moeten immers wel nog steeds van het ene naar het andere veld verplaatst kunnen worden. Dat moet hier in Vlaanderen, aangezien de velden relatief klein zijn in vergelijking met het buitenland ”, aldus Cool.
Door open protocollen te gebruiken kan de informatie worden gebruikt tijdens vervolgbewerkingen, bijvoorbeeld tijdens het schoffelen, waardoor er geen camera meer nodig is die gewasrijen moet detecteren.
Liever elektrisch
Robots worden momenteel op verschillende manieren aangedreven. Enerzijds zijn er de verbrandingsmotoren – vaak dieselmotoren – die gecombineerd worden met een hydraulische of elektrische aandrijving. Anderzijds bestaan er ook volledig elektrische platformen die door een batterij gevoed worden, al dan niet gebufferd met zonnepanelen om op het veld op te laden.
“We moeten wel meer naar elektrische aandrijving, want dat heeft heel wat voordelen. Waar het koppel van een dieselmotor sterk varieert met het toerental – dat relatief weinig varieert – kan een elektromotor traploos van bijvoorbeeld 0 tot 3000 toeren worden ingesteld. Een aandrijflijn met versnellingsbak is bij elektromotoren niet nodig, dat biedt naar constructie, complexiteit en efficiëntie heel wat voordelen”, aldus Cool.
Dieselelektrisch schrijft hij ook niet volledig af, zeker niet op korte termijn, want dan counter je het belangrijkste nadeel van een volledig elektrisch systeem: de batterijcapaciteit. Door een generator te gebruiken, kunnen elektrische aandrijvingen worden toegepast zonder grote en dure batterijpakketten te moeten gebruiken. Voor de fabrikanten biedt het een tussenfase. “In de toekomst, wanneer batterijen of fuel cells prijsefficiënter worden, kan de dieselgenerator zonder veel extra aanpassingen vervangen worden.”
Binnen het CIMAT project werd door het living lab van ILVO, in samenwerking met partners – waaronder Inagro, KU-Leuven, Proefcentrum Vlaams Brabant en Compas Agro – een autonome robot ontwikkeld. Voorafgaand werden telers bevraagd over het potentieel van robotica binnen hun bedrijf, onder andere over welke taken op hun bedrijf het best via een robot zouden kunnen worden geautomatiseerd. In het algemeen verkoos men een robot die volledig elektrisch aangedreven is, die niet zo zwaar is, die niet te veel vermogen heeft, maar wel een mechanische en thermische onkruidbestrijding kan uitvoeren. “Zeker als de robot te combineren valt met standaardwerktuigen, was het enthousiasme groot”, geeft Cool nog mee.
