Robotisatie vindt meer en meer ingang in de land- en tuinbouw. Bij kleine en middelgrote land- en tuinbouwbedrijven is er vooral vraag naar kleinere, meervoudig inzetbare robots. De projectpartners van CIMAT werken aan een prototype waarop de landbouwer meerdere werktuigen kan monteren, zoals een schoffelmachine, onkruidbrander of bodemsensor.
Na een herwerking deze winter wordt het verbeterde prototype nu getest op praktijkpercelen bij landbouwers. Samen met Vlaamse en Nederlandse telers zijn er validatieproeven in onder andere witloof, wortelen en prei. Met die praktijkervaring wordt de agrorobot nog steeds verder geoptimaliseerd. Zo helpen de projectpartners constructeurs een veelzijdige machine op de markt te brengen.
Prototype werktuigendrager
Het prototype bestaat uit een robot, geconfigureerd als werktuigendrager met drie driepuntshefinrichtingen. Zo kunnen landbouwers verschillende werktuigen bevestigen en tegelijk aan het werk zetten. De robot is erg functioneel. Via afstandsbediening kan hij van de aanhangwagen en vervolgens op het veld rijden. Op basis van RTK-GPS voert hij volledig autonoom zijn taak uit. Door de compacte vormgeving en het gebruik van elektrische actuatoren is de bewegingsvrijheid zeer hoog. De robot kan ter plaatse draaien en loodrecht op de rijrichting rijden. Zo is er weinig ruimte nodig om te draaien op de kopakker. Om alle functionaliteiten goed op elkaar af te stemmen en de technische werking te optimaliseren, organiseren de CIMAT-partners een aantal veldtesten en validatieproeven op Vlaamse en Nederlandse percelen met onder andere witloof, asperges, wortelen en blauwe bes.
Nieuw werktuig: onkruidbrander
Het prototype had al een schoffelmachine en bodemsensor en kreeg nu ook een onkruidbrander. De robot kan plaatsspecifiek onkruid branden op basis van een taakkaart. Dankzij de keuze van een rechtenvrij bestandsformaat kan de robot verschillende softwarepakketten lezen.
Taakkaarten kan de landbouwer ofwel vooraf manueel, ofwel in realtime met AI-technologie opstellen. Bij de laatste optie vliegt een drone over een veld om data via 5G naar een server te sturen. AI-software verwerkt de data tot een taakkaart met aanduiding van de onkruidzones. Vervolgens is de taakkaart geüpload naar de robot die op basis daarvan plaatsspecifiek onkruid brandt.
Een voordeel van AI-technologie is snelheid. De tijd tussen de dronevlucht en het onkruid branden op basis van een taakkaart is tot minder dan een minuut gereduceerd. Voor het AI-model is een relatief eenvoudig regressienetwerk gebruikt dat getraind werd op basis van relatieve labeling. Zo leerde het netwerk de onkruiddruk te scoren: van rood (zeer veel onkruid) tot blauw/groen (beperkt onkruid) en daartussen. Door de grenswaarde te verslepen kan de landbouwer zelf beslissen in welke mate hij het onkruid wil bestrijden.
De brander is zo ingesteld dat hij een signaal stuurt naar de robot als de elektrische ontsteking niet lukt binnen een aantal seconden. De landbouwer kan met een waakvlam werken op het ganse veld, waarbij de hoofdvlam enkel geactiveerd wordt op plaatsen met relatief veel onkruid. Zo bespaart hij sterk op gasverbruik. Hij behandelt ook enkel waar nodig.
Technische optimalisatie via veldtests
De tests met het prototype lopen al sinds vorige zomer. De CIMAT-partners lieten de robot verschillende werkzaamheden uitvoeren in diverse teelten. Bij de validatie op het veld botsten ze op enkele technische problemen. In samenspraak met telers zijn oplossingen gezocht om de agrorobot gebruiksvriendelijker te maken.
- Meer batterijcapaciteit
Elk aandrijfwiel heeft een eigen lithium-ionbatterij. Ondanks de vierwielaandrijving trokken de batterijen ongelijk leeg. Ook de afzonderlijke loodzuurbatterij voor hydraulica was sneller leeg. Vijf batterijen apart opladen is veel werk. De oplossing vonden de projectpartners door verschillende batterijen te koppelen aan een vermogensbus, waardoor de batterijcapaciteit volledig benut is. Er is nu zelfs batterijcapaciteitsuitbreiding voorzien, wat de autonomie van het platform ten goede komt. Bovendien kunnen alle batterijen in één keer opgeladen worden. - Vernieuwde hydraulische pomp
De eerste hydraulische pomp was energieverspillend en liet geen proportionele sturing toe. Daarom is een snelheidsgeregelde en efficiëntere hydraulische pompmotor geïnstalleerd. Die kan gekoppeld zijn aan het bestaande accupakket (48V) in plaats van een aparte loodzuurbatterij voor de hydraulica. Zo kan het hydraulisch heffen nauwkeuriger en energiezuiniger.
- Middenhef verhoogd en versterkt
De tussenligger die de voorste en achterste unit met elkaar verbindt bleek te klein. Er was onvoldoende plaats om sommige werktuigen, zoals een onkruidbrander, te bevestigen. Door het centrale gedeelte te verhogen, creëerden we meer ruimte voor hogere werktuigen zoals de onkruidbrander.
Het middenhef had ook onvoldoende hefvermogen voor veel standaard werktuigen. Initieel behoorde het middenhef tot Cat. I, nu is hij volledig omgebouwd naar Cat. II. Door de hef te herwerken en de tussenligger te versterken is er meer hefvermogen en kan een grotere variëteit aan werktuigen gekoppeld zijn.
Op de linkerfoto zie je het prototype uit 2021 met lage middenhef, de rechterfoto toont het huidige prototype met verhoogd en versterkt middenhef. Beeld: Inagro - Software-aanpassingen voor meer gebruiksvriendelijkheid
De software van het prototype kreeg een update. Zo kan de teler nu ook sturen tijdens het dwarsrijden en gemakkelijker werktuigen koppelen. Verder is er is ook een applicatie ontwikkeld om de robot makkelijker in te stellen en parameters in realtime te visualiseren. Uniek is dat teler de parameters ook kan aapassen tijdens het rijden. Dat kan met een laptop, maar ook met een smartphone die met het wifi-netwerk van de robot is verbonden.
Veelzijdig protype
CIMAT werkt nauw samen met het Vlaams-Nederlandse project Smart Growers, dat zich inzet voor slimme automatisatie, robotisatie en IT-toepassingen voor de boom-, asperge- en blauwebesteelt. Bij de bouw van een spuitrobot in de bessenteelt is hetzelfde software framework gebruikt als van het CIMAT-platform. Dat toont aan dat niet enkel de robot maar ook de sturingssoftware veelzijdig is.
Demo’s en validatieproeven
Eind oktober eindigt het CIMAT-project. De periode die rest vullen de projectpartners in met heel wat demonstraties en validatieproeven om landbouwers en constructeurs te tonen wat het prototype kan. Zij kunnen nog verbeterpunten doorgeven zodat de CIMAT-partners de robot verder kunnen optimaliseren met feedback uit de praktijk tot hij helemaal klaar is voor commercialisatie. Stip alvast 11 oktober aan in de agenda voor ‘Farming robotics’, een dag in het teken van machinebouw voor agro en tegelijk het slotevenement van CIMAT. Naast presentaties, demonstraties en netwerkgelegenheid is er ook een bezoek aan de productie van CNHi. Het programma met inschrijvingslink is vanaf half augustus beschikbaar op www.cimat.be.
Bron en beeldmateriaal: Inagro
