Landbouwrobots bieden groot potentieel

Autonome machines vormen de toekomst van de landbouw, maar de vereiste digitalisering kent de nodige obstakels.

Tegenwoordig worden gewassen als maïs of aardappelen verbouwd op grote, uniform behandelde percelen, afgestemd op de kracht van grote landbouwmachines. Meststoffen en pesticiden maken het mogelijk om de locatienadelen van individuele planten in bodems of locaties te compenseren en goede opbrengsten te bereiken.

In de toekomst zullen de middelen voor een dergelijke algemene aanpak beperkt zijn. Het weer zorgt ook voor een grote uitdaging voor de gewasproductie als gevolg van de klimaatverandering. Spotfarming keert de traditionele manier van denken in de landbouw om.

Spotfarming

Bij dit concept is een akker geen homogeen gebied. Het doel van spotfarming is om verschillende planten te kweken waar ze optimale groeiomstandigheden hebben. Hierdoor worden ze veerkrachtiger, productiever en beschermen we het milieu. Percelen worden anders geplant om het milieu te sparen en de opbrengst te verhogen.

Voor het beheer zullen nieuwe soorten machines zoals robots worden gebruikt. De technologie moet daarop afgestemd worden. Voor de plekken zijn kleinere machines en robots nodig. In het project Agricultural Future Laboratory (ZLA) in Nedersaksen werd de technologie nader onderzocht. Ook in het kleinschalige Nederland zijn tal van (robotica-)bedrijven daar volop mee bezig.

Uit een inventarisatie door het ZLA blijkt echter ook, dat er sprake is van een gebrek aan consistente digitalisering in de branche. In sommige gevallen kunnen agrarische bedrijven verplichte documentatie alleen per post aan de autoriteiten overleggen. De Universität Osnabrück is woordvoerder van het project.

ZLA

Tot nu toe bestaat de aanpak van spotfarming alleen in theorie. In het ZLA-project zijn de nodige stappen gezet in de richting van de realisatie Het Julius Kühn Institut in Quedlinburg (50 km zuidwest van Mageburg) ontwikkelde onder meer de landbouwwetenschappelijke methode voor het identificeren van plekken met verschillende groeiomstandigheden in een veld op basis van openbaar beschikbare geodata.

Samen met onderzoekers van het Deutsches Forschungsinstitut für Kunstliche Intelligenz (DFKI) in Kaiserslautern is een tool gemaakt die automatisch veldkaarten maakt met plekken die met robots kunnen worden beheerd. De Technische Universität Braunschweig bouwde een fysiek prototype van een universele zaaimachine die zaden op ideale afstanden in de grond plaatst voor plantengroei en is gekoppeld aan een robot.

Functionele robots

Om robots later plekken in het veld te kunnen laten besturen en bewerken, moeten ze hun weg kunnen vinden in hun omgeving. De basistechnologie hiervoor werd ontwikkeld door het DFKI-onderzoeksgebied Plan-Based Robot Control. Onderzoekers bouwden een semantische kaart met geospatiale en omgevingsgegevens van een echte boerderij. Met behulp van deze kaart kon een robot de omgeving waarnemen, begrijpen, navigeren en autonoom rond de boerderij rijden. Informatie over de verdeling van een perceel bij spotfarming zou hier in de toekomst ook in opgenomen kunnen worden. De technologie kan bijvoorbeeld worden gebruikt in gewasproductieprocessen die niet mogelijk zijn met de huidige standaardmachines.

Ook uit onderzoek van de Hochschule Osnabrück blijkt de invloed van spotfarming op de lange termijn. Met behulp van een GPS-gestuurde robot werden op verschillende punten in een perceel automatisch data over de bodemverdichting verzameld. In gebieden met een hoge dichtheid is water minder beschikbaar voor planten, wat een impact heeft op de opbrengst. Met deze informatie kan rekening worden gehouden bij het in kaart brengen van de spot.

Geen data, geen AI en robotica

Voor intelligente digitale technologieën zijn data onontbeerlijk. Deze zijn echter niet altijd gemakkelijk verkrijgbaar. Om een robot zelfstandig op een boerderij te laten werken, heeft hij een digitale tweeling nodig, een virtueel beeld van de werkelijkheid. Wie bijvoorbeeld wil weten waar perceelsgrenzen liggen, heeft relevante geodata nodig. Maar deze zijn niet zomaar in elke deelstaat toegankelijk. Terwijl ze in Noordrijn-Westfalen bijvoorbeeld eenvoudig te downloaden zijn, is in Nedersaksen een e-mail naar de betreffende autoriteiten nodig.

Deze observatie komt overeen met de bevindingen van ander onderzoek binnen ZLA. Landbouwproducenten moeten aan verschillende rapportage- en registratieverplichtingen voldoen. Het Johann Heinrich von Thünen-Institut in Braunschweig analyseerde de datastromen tussen veehouderijen en overheidsinstanties, veterinaire bureaus en kwaliteits- en certificeringsinstanties. Ze ontdekten dat de gegevensverzameling op boerderijen meestal niet volledig geautomatiseerd is, bijvoorbeeld via sensoren, maar vaak handmatig, bijvoorbeeld via invoer in een digitaal bedrijfsmanagementsysteem.

De overdracht van de gegevens aan de controleautoriteiten vormt een verdere hindernis voor de gegevensstroom. Dit gebeurt op verschillende manieren. Meestal worden gegevens bewaard voor presentatie tijdens een inspectie ter plaatse. Ook wordt er veel gebruik gemaakt van postbezorging en de fax.

in de interactie tussen de actoren in de landbouw zijn er nog geen uniforme digitale interfaces, maar ze zijn absoluut noodzakelijk. Politici moeten dit mogelijk maken, vergelijkbaar met wat vandaag al wordt gedaan voor belastingaangiften. Anders kunnen boeren in eerste instantie niets met de data uit hun gedigitaliseerde processen richting de overheid en hebben ze veel extra werk.

Mensenwerk

Om de transformatie naar op data gebaseerde AI-analysetools en nieuwe concepten zoals spotfarming succesvol te laten zijn, mag naast de technische vereisten ook de sociale component niet worden verwaarloosd. Hier houdt de Georg-August-Universität Göttingen zich mee bezig. Ook hier is de conclusie dat digitalisering in de landbouw nodig is. Idealiter wordt het de nieuwe norm om het klimaat en het milieu te beschermen. Tegelijkertijd zijn sommige mensen nog steeds sceptisch en houden ze vast aan het beproefde. De wetenschap moet het bewijs leveren dat digitale technologieën ecologisch, economisch en sociaal zinvol zijn.

In het project interviewden onderzoekers ook suikerbietentelers uit Noord- en West-Duitsland. Ze wilden er achter komen welke factoren de acceptatie en bereidheid om autonome robots te gebruiken, beïnvloeden. Boeren kunnen zich vooral het gebruik van autonome robots voorstellen als deze effectief zijn, dat wil zeggen betrouwbaar werken en geen extra werk veroorzaken. Ze willen ook de controle behouden. Als ze zich op hun gemak voelen met hun huidige praktijken, is de kans groter dat ze gereserveerd zijn. Aanmoediging door positieve signalen van de bevolking heeft een positief effect op de houding ten opzichte van het gebruik van robotica.

Behalve de genoemde instituten is ook de Universität Vechta (60 km noordelijk van Onabrück) bij het project betrokken.

Foto: DFKI, Friso Gentsch