06/12/2021
Door Ad Spijkers
Onderzoekers van het Fraunhofer-Institut hebben samen met partners een platform ontwikkeld voor het volledig automatisch verwijderen van onkruid.
Onkruid verwijderen is een actueel en vrij complex onderwerp. Je kunt het omhoog trekken, afsnijden, hakken, vlammen of behandelen met herbiciden. Chemicaliën zijn niet langer wenselijk, vooral niet in de biologische landbouw en in boomkwekerijen of boomgaarden.
Het Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) in Stuttgart heeft, samen met partners, een mobiel, mechanisch systeem ontwikkeld dat onkruid betrouwbaar, goedkoop en milieuvriendelijk verwijdert. Het autonome rupsvoertuig AMU-Bot (autonome mechanische Unkrautbekämpfung) rijdt tussen de bomenrijen in de boomkwekerij en verwijdert het onkruid met behulp van rotorkop-eggen. De roterende messen zijn bevestigd aan een in hoogte verstelbare manipulator. Aan het einde van de bomenrij draait het rupsvoertuig en draait automatisch de volgende bomenrij in.
Navigatie
Het projectteam werkt samen met partners Bosch en KommTek om optische sensoren te gebruiken voor navigatie. De ingebouwde Lidar-scanners zenden tijdens het rijden continu laserpulsen uit, die worden weerkaatst door de objecten in de buurt. De afstanden worden berekend uit de verschillende transittijden. Hierdoor ontstaat een 3D puntenwolk van de omgeving. Het robotsysteem gebruikt dit om zijn weg te vinden en de positie van planten of bomen te herkennen.
De AMU-Bot-robot kan nog niet alle planten classificeren, maar herkent nuttige planten zoals bomen en struiken. Daarnaast worden de afstanden tussen de afzonderlijke gewassen bepaald om op basis van deze informatie het onkruid te kunnen verwijderen. De robot gebruikt deze gegevens om door de rijen te navigeren terwijl de manipulator het onkruid verwijdert.
Ook het onkruid in de ruimtes tussen de planten of bomen wordt betrouwbaar verwijderd. Hiervoor beweegt de manipulator zich in de ruimtes tussen de planten. Het onkruid hoeft niet apart te worden verzameld, het blijft op de grond en verdroogt. Ook gaten in de grond die ontstaan als een plant uit de kwekerij is gehaald, deren hem niet.
Robuust, betrouwbaar en voordelig
De ontwikkelaars kozen bewust voor een ogenschijnlijk simpele oplossing. Een systeem dat de verschillende individuele planten classificeert, zou moeten werken met camera’s met hoge resolutie, AI-ondersteunde beeldherkenningsalgoritmen en plantprofielen die in een database worden opgeslagen. Dergelijke systemen zijn complex en duur en kunnen niet gemakkelijk in nieuwe contexten werken.
Het AMU-Bot-platform daarentegen steunt op de interactie van drie geavanceerde modules: rupsvoertuig, navigatiesysteem en manipulator. Bosch is verantwoordelijk voor het navigatie- en sensorsysteem, terwijl KommTek de rupsaandrijving ontwikkelde. Fraunhofer-IPA ontwierp de in hoogte verstelbare manipulator inclusief rotorkopeggen en deed de algehele coördinatie.
De volgende stap is het creëren van een nieuw, krachtig ecosysteem genaamd, waaronder ook de interacties tussen de biosfeer en de productie vallen. Het combineert deze met intelligente sensoren en robotica. Het doel is om flexibele en intelligente automatisering te bouwen voor duurzame landbouw, inclusief onkruidverdelging.
Foto: Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung/Fraunhofer-Institut