De Toekomst van de Landbouw: Automatisering met Elektrische Voertuigen

De robotica verandert de landbouw ingrijpend. Robots worden al op grote schaal ingezet voor verschillende taken om de productie te optimaliseren, zoals het verwijderen van onkruid zonder pesticiden of het verspreiden van zaden. Een nieuw Spaans project streeft er nu naar om deze machines te vervangen door geautomatiseerde elektrische voertuigen die in staat zijn om landbouwtaken uit te voeren.

Een team van het Centrum voor Automatisering en Robotica (CAR), een samenwerkingsverband van het Spaans Nationale Onderzoekcentrum (CSIC) en de Technische Universiteit van Madrid, heeft een commerciële elektrische auto, een Renault Twizy, volledig geautomatiseerd. Deze auto is getransformeerd in een autonome inspectieplatform voor gewassen die plagen kan detecteren en oogsten kan inschatten.

Effectieve monitoring van gewassen is van vitaal belang om de landbouwproductie te maximaliseren, de kwaliteit van de oogst te verbeteren en de operationele kosten te verlagen. Hoewel robots als een nauwkeurig alternatief voor handmatige inspecties zijn verschenen, hebben ze beperkingen op het gebied van autonomie en betrouwbaarheid; een kloof die dit project probeert te dichten.

Een Inspectie Auto

Het team van het CSIC houdt zich bezig met kunstmatige intelligentie (AI) en robotica om oplossingen te ontwikkelen voor complexe situaties. “Al jaren behandelen we onderwerpen die verband houden met de landbouw, omdat ze ons problemen geven waarmee we al deze technologieën kunnen ontwikkelen,” legt Ángela Ribeiro, onderzoeker bij het CSIC, uit.

De onderzoekers zijn vooral geïnteresseerd in “onderwerpen die gerelateerd zijn aan plagen, zoals vroegtijdige detectie en behandeling.” Het idee om een commercieel voertuig te automatiseren ontstond dan ook: “We wilden het gebruiken als inspectieauto in de groenteteelt of wijnbouw, waar we al uitstekende resultaten hebben behaald.”

Het CSIC-project, beschreven in het tijdschrift Smart Agricultural Technology, heeft erin geresulteerd dat een Renault Twizy werd omgevormd tot een autonoom landbouwvoertuig. Dit model is “volledig elektrisch, robuust en heeft een actieradius van 80 kilometer, waardoor het veel hectaren kan bestrijken,” en is aangepast met een systeem dat de besturing, rem en gaspedaal zonder menselijke tussenkomst kan bedienen.

Ribeiro legt uit dat ze een gedistribueerd controlesysteem hebben geïmplementeerd dat gebruikmaakt van de CAN-bus technologie, wat apparaten binnen het voertuig in staat stelt met elkaar te communiceren zonder een centrale computer. Een technologie die “kan worden aangepast aan elk elektrisch voertuig.”

Dit systeem verbindt de componenten van de stuurinrichting, acceleratie en remmen, zodat de auto zonder menselijke tussenkomst kan worden bestuurd. De onderzoekers hebben traditionele mechanische bedieningselementen, zoals het gaspedaal en de remmen, vervangen door elektronische systemen en verschillende sensoren.

Detectie van Plagen en Oogstinschatting

Nadat de auto was geautomatiseerd, hebben de onderzoekers “alles wat nodig is toegevoegd om zijn taak uit te voeren, namelijk plaagdetection.” Hoe gebeurt dat?

Het voertuig is uitgerust met verschillende camera’s afhankelijk van het type gewas en verzamelt beelden om informatie te verkrijgen en plagen te detecteren. “Het kan ook de oogst inschatten door het onderscheid te maken met behulp van kunstmatige intelligentie-algoritmen die hiervoor zijn getraind,” legt Ángela Ribeiro uit.

Met deze discriminatie en door een projectie te maken van wat niet zichtbaar is op basis van de beelden die het voertuig opvangt, kan de boer een idee krijgen van de oogst. Het is belangrijk op te merken dat het gaat om “een inspectiewagen, die niet is voorbereid op andere taken.”

De visie van de onderzoekers is dat deze voertuigen “in een vlootformaat” functioneren. Dit betekent dat er meerdere voertuigen actief zijn op het landgoed, waarbij sommige beelden vastleggen die door de computer aan boord worden geanalyseerd om te beslissen of er behandeld moet worden of niet, terwijl andere robots de behandeling in de toegewezen gebieden uitvoeren.

Na een fase van validatie op het terrein is de auto succesvol getest in experimentele wijngaarden in Arganda del Rey (Madrid) en later in commerciële wijngaarden van de bodega Terras Gauda (Pontevedra), waarbij zijn vermogen om autonoom tussen rijen wijnstokken te navigeren en bochten te maken zonder menselijke tussenkomst is bewezen.

Een Realistische Alternatief

De kenmerken van het voertuig en de resultaten van de tests bewijzen dat het een ideaal instrument is voor gewasmonitoring, plaagdetection of oogstinschatting; en een realistisch alternatief voor robots in het veld.

“We wilden bewijzen dat de Renault Twizy een haalbare optie is. De auto kost 11.000 euro, in vergelijking met de 40.000 euro van robots. Bovendien is het, omdat het een consumentenauto is, veel robuuster en zijn de optimalisatiekosten laag,” stelt Ángela Ribeiro.

De onderzoeker benadrukt ook dat de auto “een actieradius van 80 kilometer heeft, vergeleken met de 8 uur van robots.” Een aspect waar ze veel waardering voor heeft: “Het wordt uitsluitend in Spanje geproduceerd, specifiek in Valladolid.”

De automatisering van de auto biedt ook een reeks voordelen voor de boer. “Het is voortdurend aan het monitoren, zodat ziektes of plagen zeer vroeg worden gedetecteerd en de behandeling alleen daar plaatsvindt waar dat nodig is, wat goedkoper en effectiever is.”

Ribeiro concludeert dat plagen, net als vaccins, als ze worden behandeld als dat niet nodig is en op plaatsen waar ze niet nodig zijn, “uiteindelijk resistenties creëren. Al deze precisiebehandelingen kunnen alleen plaatsvinden met dit soort technologieën.”