211service.com
robot boer
Wetenschappers in Denemarken ontwikkelen een landbouwrobot voor het identificeren en verwijderen van onkruid. Hoewel dit een relatief gemakkelijke taak lijkt, vereist het in feite veel machine-intelligentie om het onkruid tussen de gewassen uit te zoeken. De robot bevindt zich nog in het beginstadium van ontwikkeling, maar de onderzoekers hopen dat het uiteindelijk zal leiden tot een vermindering van het gebruik van herbiciden door boeren en daarmee kostenbesparingen.
Robotachtige onkruidverdelger: Wieden is misschien relatief eenvoudig voor mensen, maar het biedt een interessante reeks uitdagingen voor robotici. Zelfs het navigeren door rijen gewassen kan lastig zijn voor een robot. Onderzoekers hopen Hortibot (hierboven) uit te rusten met een systeem voor het identificeren van planten op basis van bladpatronen, zodat het het onkruid selectief kan besproeien met herbicide.
De semi-autonome robot, Hortibot genaamd, is een navigatieplatform dat is ontworpen om verschillende landbouwgereedschappen te hebben om onkruid mechanisch te verwijderen of het nauwkeurig te besproeien met herbicide. Het oorspronkelijke doel was om een robot te bouwen die eenvoudig te gebruiken was en bediend kon worden door een ongeschoolde arbeider, zegt Rasmus Jørgensen , een landbouwwetenschapper aan het Institute of Agricultural Engineering aan de Universiteit van Aarhus, in Horsens, Denemarken.
Momenteel hebben boeren de neiging om met onkruid om te gaan door ofwel hele velden te besproeien of door handarbeiders te gebruiken om onkruid fysiek met de hand te verwijderen. Maar deze benaderingen hebben hun problemen, zegt Jørgensen.
Hoewel arbeid goedkoop kan zijn, kunnen de kosten van het opleiden van werknemers oplopen. Het hoge verloop van laaggeschoolde arbeiders in de landbouw betekent dat boeren vaak moeten betalen om jaarlijks wel een derde van hun beroepsbevolking op te leiden.
Multimedia
Bekijk de Hortibot in actie.
Het willekeurig sproeien van herbiciden heeft een impact op het milieu, is verspilling en verhoogt de landbouwkosten. En herbiciden worden normaal gesproken gespoten met zware voertuigen zoals tractoren, die op hun beurt voor verdichting van de bodem zorgen. Als de grond te compact is, kunnen de wortels er niet in en kan er geen water doorheen, zegt Jørgensen. Een enkele tractor en zijn lading kunnen genoeg wegen om de grond tot wel een halve meter te verdichten, zegt hij.
Het doel van Hortibot is om deze problemen aan te pakken door een lichtgewicht robot dezelfde taken te laten uitvoeren onder toezicht van een enkele werknemer met weinig training. Met een gewicht van slechts 245 kilogram - ongeveer een veertigste van een tractor - is de robot gebaseerd op een aangepast frame van een in de handel verkrijgbare, op afstand bestuurbare hellingmaaier, een Spin .
De vierwielige Hortibot is een meter hoog en ongeveer anderhalve meter breed en lang en is uitgerust met een naar beneden gerichte camera. Hierdoor kan de robot autonoom tussen verschillende rijen gewassen navigeren zonder deze te beschadigen en zonder het gebruik van wereldwijde positioneringstechnologie. Sommige landbouwmachines gebruiken nu gps, maar dat kan onbetrouwbaar zijn omdat het afhangt van de resolutie en nauwkeurigheid van kaarten, zegt Jørgensen.
Het gebruik van een op visie gebaseerde benadering zorgt ervoor dat de robot het veld nauwkeuriger bestrijkt en draait wanneer hij de rand van een veld bereikt om zijn weg over het hele perceel te blijven kronkelen. De menselijke operator is er om hem naar het veld te leiden en te stoppen als er obstakels opduiken. Met minder dan een uur training en het gebruik van een eenvoudige stuurknuppel kan iedereen het gebruiken, zegt Jørgensen.
Tijdens een recent Field Robot Event, gehouden in Wageningen, in Nederland, was Hortibot in staat om voren te volgen en autonoom in de juiste richting te draaien toen het de rand van de gewasrijen bereikte. Terwijl sommige van de andere robots gewaslijnen konden volgen, konden ze niet draaien. We hebben laten zien dat [Hortibot] gemakkelijk te bewerken is en bochten kan maken zonder veel planning, zegt Jørgensen.
Het team van Hortibot is nu van plan om de robot uit te rusten met modulaire tools voor precisiespuiten en mechanische onkruidverwijdering. Het doel hier is om eerst het onkruid te identificeren en ze vervolgens afzonderlijk te besproeien zonder de gewassen te raken, of ze te verwijderen zonder nabijgelegen gewassen te beschadigen.
In de afgelopen jaren is er een toenemende belangstelling voor het gebruik van mechanische onkruidverdelgers in de rij vanwege de bezorgdheid over de aantasting van het milieu en een groeiende vraag naar biologisch geproduceerd voedsel, zegt Athanasios Dedousis, een landbouwingenieur die een dergelijk systeem heeft ontwikkeld bij Universiteit van Cranfield , in het Verenigd Koninkrijk.
Maar om het allemaal werkend te krijgen, is waarschijnlijk een enorme uitdaging, zegt Chris Melhuish , directeur van de Bristol Robotica Laboratorium , in het Verenigd Koninkrijk. Om dat door een machine te laten doen, is buitengewoon moeilijk, zegt hij.
Jørgensen is het daarmee eens. Er is veel onderzoek gedaan met behulp van hyperspectrale analyse om unieke kenmerken van verschillende planten te identificeren op basis van de lichtfrequenties die ze absorberen, zegt hij, maar het blijkt dat hun opname sterk afhangt van de voedingsgezondheid van de plant.
Het lab van Jørgensen pakt het dus anders aan. We gebruiken vormanalyse, zegt hij. Door de nabijheid, oriëntatie en positie van bladeren ten opzichte van elkaar te analyseren, is het mogelijk om onkruid van gewasplanten te onderscheiden. Er ontstaan moeilijkheden wanneer de bladeren van verschillende planten elkaar overlappen of verduisteren, maar Jørgensen gelooft dat dit een benadering is die uiteindelijk betrouwbaarder zal blijken dan spectrale analyse.
Ook het mechanisch verwijderen van planten is verre van eenvoudig, zegt Dedousis. Gewassenrijen zijn niet altijd recht en planten zijn niet gelijk verdeeld. En omdat sommige gebieden een hoge mate van onkruidplaag kunnen hebben, moeten de mechanismen voor het verwijderen van het onkruid nauwkeurig zijn tot ongeveer 50 millimeter, zegt Dedousis.
Maar de grote uitdaging zal waarschijnlijk neerkomen op economie, zegt Melhuish. Op dit moment is er geen manier waarop [de robot] kosteneffectief zou zijn, zegt hij. De geschatte kosten van Hortibot bedragen ongeveer $ 55.000. Met migrerende werknemers in zowel Europa als de Verenigde Staten die bereid zijn om voor lage lonen te werken, is het moeilijk in te zien hoe de robot zou kunnen concurreren, zegt hij.
De kosten van Hortibot kunnen worden gecompenseerd door de productiviteit, zegt Dedousis. Onkruid wieden is repetitief werk. Robots kunnen dit de klok rond en onder alle weersomstandigheden. Voor biologische boeren kan dit een uitkomst zijn. Hortibot is de weg naar de toekomst, zegt Dedousis. Maar hij voorspelt dat het enkele jaren zal duren voordat het klaar is voor commerciële landbouw.
Jørgensen zegt inderdaad dat voordat de robot op de markt kan worden gebracht, er enkele fundamentele herontwerpen nodig zijn. Deze omvatten het vergroten van de wielmaat zodat Hortibot meer rijen gewassen kan bestrijken bij elke veegbeweging en het vergroten van de vrije ruimte om de robot geschikt te maken voor een breed scala aan gewassen.