Algemeen

Modulaire veldrobot voor onkruidbestrijding

Modulaire veldrobot voor onkruidbestrijding
Het platform BoniRob kan afhankelijk van de toepassing worden uitgerust met verschillende applicatiemodules. (Bron: InMach/foto: Manuel Wopfner)

Wetenschappers van het Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA hebben samen met projectpartners een automatiseringsoplossing ontwikkeld, die onkruid verwijderd en tegelijkertijd de grond rondom de planten losmaakt om ze gezond te houden. Bij de praktijk testen in de buxusteelt is deze oplossing al een succes gebleken. Het is ontstaan in de kader van het project ‘AgriApps’, waarbij de projectpartners werken aan op Apps gebaseerde automatiseringsoplossingen voor de bewerking in het veld.

De manipulator met werktuig rijdt langs buxusstruiken, verwijdert daarbij het er omheen groeiende onkruid en maakt de bodem los. Goedkoop, milieuvriendelijk en duurzaam. Dat moet gelden voor een innovatieve en doelmatige agrarische techniek in landen met hoge lonen, om concurrerend te kunnen blijven. Hiervoor kunnen robuuste autonome systemen een bijdrage leveren, doordat ze de arbeidsintensieve werkzaamheden als selectief oogsten, nauwkeurig en zuinig spuiten en bemesten of de mechanische onkruidbestrijding uitvoeren.

”Er komen steeds meer robots in de landbouw”, verklaart Martin Hägele, hoofd van de afdeling robot- en assistentiesystemen bij Fraunhofer IPA. “Robottechnologieën als de autonome navigatie dragen bij aan de automatisering van landbouwmachines. Maar robotsystemen voor speciale toepassingen in de landbouw worden vaak specialistisch en voor vast omschreven gebruik en toepassing ingezet. Daar komt nog bij, dat ze slechts voor doelen in een bepaald seizoen bruikbaar zijn”. Daarom is het doel van de projectpartner in ‘AgriApps’, om de landbouw robots meer modulair te maken en vrij te configureren voor algemene toepassingen.

Een platform voor veel toepassingen

Om dit te bereiken gebruiken de wetenschappers bij hun systeem het App concept. Hierbij hoort het draagplatform ‘BoniRob’, dat op vier wielen autonoom door de gekweekte zones rijdt. Op dit platform kunnen verschillende applicatiemodules, afgekort Apps, worden aangesloten, die werkzaamheden in de landbouw overnemen. Afhankelijk van de gewenste toepassing wordt de App uitgerust met diverse sensoren en actuatoren. Door het verwisselen van de App kan het platform het hele jaar de seizoen werkzaamheden zoals oogsten, bestrijding van ongedierte of onkruid wieden uitvoeren. Dit vergroot de inzet van een dragerplatform, wat een belangrijke eis is voor de economische efficiëntie.

Nauwkeurig en flexibel bedieningsconcept

De in  het kader van ‘AgriApps’ ontwikkelde applicatiemodule voor onkruidbestrijding gebruikt een optisch sensorsysteem en beeldverwerkende software voor de objectherkenning. Deze is gebaseerd op kleur, textuur en diepte-informatie om onderscheid te maken tussen onkruid en buxus struiken. Dit gebeurt continu tijdens het rijden door het kweekveld.

Modulaire veldrobot voor onkruidbestrijding
Moeizaam, kostbaar en tijdrovend onkruid wieden met de hand kan binnenkort in de land- en bosbouw tot het verleden horen

Voor de mechanische onkruidbestrijding wordt het bewegende deel van de applicatiemodule, de manipulator, gebruikt. Deze bewerkt de bodem met behulp van roterende schijven eggen, die vastzitten aan een arm met drie assen. Net als bij de objectherkenning is het ook tijdens de bewerking niet nodig, dat het dragerplatform stopt. Dit is mogelijk, omdat de besturing van de beweging van de manipulator op elk moment zowel de informatie uit de beeldverwerking als de beweging van het dragerplatform op elkaar afstemt.

In de vrije ruimte tussen de buxus wijkt het werktuig verder uit om de maximale hoeveelheid onkruid te verwijderen. Als een buxus wordt herkend, dan wordt het werktuig teruggehaald en wordt volgens de contouren van de struik gestuurd zonder deze te beschadigen.

Reactieve bewegingen

”Door dit gesynchroniseerde besturingsconcept gebeurt de onkruidbestrijding behendig, snel en efficiënt”, aldus Felix Meßmer, projectleider bij Fraunhofer IPA, over de belangrijkste technische componenten voor het applicatiemodule. Deze is gebaseerd op beproefde besturingsconcepten voor mobiele platforms uit de service robotica zoals Care-O-bot of onbemande transportvoertuigen voor de interne logistiek.

De wetenschappers hebben deze besturingsconcepten aangepast voor toepassing in de landbouw. Hierdoor worden de reactieve bewegingen tussen platform en manipulator mogelijk, zoals die ook bekend zijn van de landbouwmachines in het »Tractor-Implement-Management Systemen« en kunnen ze compenseren of ondersteunen. Navigeert het platform om in het spoor te blijven naar rechts en komt dan verder van de buxus struik, de reageert de manipulator door het werktuig verder naar buiten te sturen, zodat deze beter bij het onkruid kan.

Als volgende stap zijn testen van de App gepland tijdens continu bedrijf. De technologieën, die uit deze ontwikkeling komen, zouden afhankelijk van de behoefte op de markt voor nog meer toepassingen in de landbouw kunnen worden gebruikt. Bovendien is het gesynchroniseerde besturingsconcept ook te gebruiken voor industriële toepassingen zoals mobiele productie assistenten.

Het Bundesministerium für Bildung und Forschung subsidieert het samenwerkingsproject met de projectpartners InMach Intelligente Maschinen GmbH, Robert Bosch Start-up GmbH, Deepfield Robotics, Fraunhofer IOSB en Fraunhofer IPA.

x
Mis niet langer het laatste nieuws

Schrijf u nu in voor onze nieuwsbrief.

Inschrijven