AgroBot
Grensverleggende innovaties voor de landbouw
AgroBot
4 Ganzenafweerrobot
10
6
8
BoniRob
Aardappelopslagverwijdings-app
Multifunctioneel open robot
Volunteer
platform
11
12
Penetrograaf-app
Onkruidbestrijdings-app
Maxtron
Meetinstrument voor het vast-
Spraying BoniRob
Suikerbietenoogstrobot
stellen van bodemverdichting
Inhoud
14 SmartCenter
2
Voorwoord
SmartBot – AgroBot Over SmartBot
Het project SmartBot-AgroBot ontwikkelt een nieuwe generatie autonome
De evolutie van robots bevindt zich
robots die door gebruik van slimme sensortechnologie complexe opgaven
in een stroomversnelling. Recente
zelfstandig kunnen uitvoeren. Het uiteindelijke doel is een nieuwe generatie
ontwikkelingen in de sensortechnolo-
landbouwwerktuigen te ontwikkelen die zowel de bodem sparen, een land-
gie, ICT en robotica stellen de komende
schap creëren waar de menselijke maat weer terug is en de kwaliteit van
generatie robots, SmartBots, in staat
gewas en oogst verbeteren. Het AgroBot onderdeel van SmartBot werkt aan
om complexe taken autonoom en met
drie verschillende robotplatforms:
grote precisie uit te voeren. Dit maakt een optimalisatie van de bestaande
•
Grimme Maxtron 620 robot
bedrijfsvoering mogelijk en creëert
•
Ganzenafweerrobot en het
nieuwe kansen.
•
open robot platform BoniRob 2.0.
Binnen het INTERREG IVA-project
Daarnaast zijn er demonstratie-robots zoals de Kiemkracht Husky.
SmartBot werken Duitse en Nederlandse bedrijven en kennisinstellingen
Kiemkracht is een alliantie van het Productschap Akkerbouw en het Innova-
samen aan de ontwikkeling van demon-
tienetwerk van het Ministerie van Economische Zaken en heeft in 2008 het
stratiemodellen van SmartBots voor de
SmartBot-project aangejaagd. Het doel van Kiemkracht is het ontwikkelen
landbouw (AgroBot), maritieme sector
en realiseren van grensverleggende innovaties die de akkerbouw wezenlijk
(RoboShip) en de industrie (SInBot).
kunnen veranderen. Kiemkracht is een initiatief van de sector, LTO en NAV en mag namens de sector de innovatieagenda 2030-2040 opstellen.
De interregionale samenwerking tussen bedrijven en kennisinstellingen binnen
In deze brochure leest u over de ontwikkelingen in het SmartBot-AgroBot
het SmartBot project legt de basis voor
project.
structurele grensoverschrijdende innovatie en economische ontwikkeling. De
Rob van Haren
Duits-Nederlandse grensregio verwerft hierbij een positie als kennisregio op het
Kiemkracht
gebied van multi-sensor robotsystemen.
3
AgroBot
Ganzenafweerrobot Doel Het doel van dit project is het onderzoeken en ontwikkelen van een autonome robot voor het verjagen van ganzen. De ganzenafweerrobot verjaagt de ganzen door een draad over een perceel te bewegen die is opgespannen tussen een paal op het perceel en de wikkelunit op de robot. De robot volgt de contouren van het perceel en houdt de draad continu op spanning. Ganzen vormen een groot probleem in de agrarische sector en veroorzaken erg veel schade. Middelen als vogelverschrikkers, linten, gaskanon en afschieten zijn niet effectief. Afschot is maatschappelijk controversieel. De waardering van de landbouwpercelen door ganzen kan gewijzigd worden door systematisch verjagen met een robot. Als effectief verjagen op grote schaal wordt toegepast dan leidt dit niet alleen tot vermindering van lokale schade, maar naar verwachting ook tot een rem op de huidige groei van de ganzenpopulatie.
4
Contact Bent u geïnteresseerd in de resultaten? Na afronding van de praktijkproef (half oktober 2014) organiseren we een moment waarop we de resultaten van de proef presenteren en waarbij u de robot kunt zien rijden. Stuur een email naar
[email protected] en we nodigen u uit voor deze bijeenkomst.
Tijmen Bakker (robotica) +31 (0)317 482195
[email protected] www.tyker.com Plan van aanpak en resultaten
Toekomstige ontwikkeling
Via de ontwikkelfasen conceptua-
De ganzenafweerrobot wordt
Diederik van Liere (methode
tion, robot control, tool & mani-
binnenkort ingezet in een prak-
ganzenafweer)
pulator intelligence en integration
tijkproef waarin de effectiviteit
+31 (0)592 406721
is een werkende ganzenafweerro-
ten aanzien van de bestrijding
[email protected]
bot ontwikkeld. Onlangs heeft de
van ganzen wordt onderzocht.
www.cabwim.nl
ganzenafweerrobot een duurtest,
Daarnaast evalueren we ook de
waarbij deze meerdere dagen
praktische inzetbaarheid en het
Jan Fühler (mechanica)
continu werd ingezet, succesvol
technisch functioneren van de
+31 (0)524 570715
afgerond. De robot is momen-
robot. Bij een positief resultaat
[email protected]
teel klaar om in te zetten in een
onderzoeken we de financiële
www.axum-engineering.nl
praktijkproef.
haalbaarheid van implementatie van de robot in de praktijk.
5
AgroBot
BoniRob
multifunctioneel open robot platform Doel
wel in het laboratorium als in het
Dankzij snelle ontwikkelingen in de
veld in Duitsland en Nederland
sensortechnologie, informatietech-
uitgevoerd. Voor de Penetrome-
nologie en robotica is er nu een eer-
ter-app zijn de eerste veldkaarten
ste generatie autonome veldrobots
gegenereerd, met de Precision
die met hoge precisie complexe
Spraying-app zijn de eerste spuit-
taken in een open omgeving kan uit-
testen gedaan in het veld. Ook
voeren. Slimme veldrobots kunnen
is beeldverwerking ontwikkeld,
op kleine oppervlakten intelligente
gebaseerd op een camera die
landbouwtaken uitvoeren en bieden
zowel donkere als lichte delen
een scala aan nieuwe toepassingen
zeer goed waarneemt, waarmee
waarmee milieueffecten worden
aardappelopslag in het veld
teruggedrongen en de productivi-
herkend kan worden. De eerste
teit kan toenemen.
wetenschappelijke resultaten zijn op internationale conferen-
Plan van aanpak
ties gepresenteerd.
Er zijn meerdere applicatiemodules (‘apps’) voor de veldrobot
Toekomstige ontwikkelingen
ontworpen en gebouwd, zoals
De ontwikkelingen en eerste
een ‘Penetrometer-app’ voor het
testresultaten laten een enorme
autonoom meten van bodemei-
potentie zien voor de geselec-
genschappen, een ‘Precision
teerde en andere applicaties.
Spraying-app’ voor selectieve
De eerstvolgende stappen zijn
onkruidbestrijding met chemica-
het doen van meer veldtesten,
liën en een ‘Volunteer Potato-app’
werken aan technologische en
voor het tegengaan van aardappel-
procesmatige verbeteringen van
opslag in suikerbietenvelden. Op
de robotsystemen en het geven
basis van een eerdere ontwikke-
van demonstraties voor boe-
ling van de BoniRob wordt nu een
ren en loonwerkers. Dankzij de
nieuw multifunctioneel platform
samenwerking met partners als
ontworpen, gebouwd en getest.
DLV Plant (NL), Wageningen Universiteit (NL), Amazonen-Werke
Resultaten
(D) en de University of Applied
Zowel de veldrobot BoniRob als
Sciences Osnabrück (D) zijn er
de penetrometer- en sproeimo-
vele mogelijkheden voor verdere
dule zijn ontwikkeld en gebouwd.
praktische en wetenschappelijke
De eerste experimenten zijn zo-
ontwikkelingen.
6
Contact Florian Rahe
Jan Willem Hofstee
Amazonen-Werke
Wageningen Universiteit
+49 (0)5405 501 5375
+31 (0)317 484194
[email protected]
[email protected]
Eldert van Henten
Arno Ruckelshausen
Wageningen Universiteit
University of Applied Sciences
+31 (0)317 483328
Osnabrück
[email protected]
+49 (0)541 969 2090
[email protected]
7
AgroBot
Aardappelopslagverwijderings-app Volunteer
Doel
in veel gevallen geen oplossing is.
het beslissingsalgoritme voor het
De aardappelopslag-app voor de
Ook is een methode ontwikkeld
onderscheiden van de aardappel-
BoniRob moet aardappelopslag
om te corrigeren voor de schadu-
opslagplanten van de suikerbiet-
onderscheiden van suikerbieten en
wen die in een beeld soms wel en
planten. Voor de bestrijding kan
vervolgens een precisiebestrijding
soms niet aanwezig zijn en vaak
gebruik gemaakt worden van
uitvoeren.
verstorend werken.
een reeds beproefde methodiek
Plan van aanpak
De groene plantdelen worden on-
De app moet een robuuste oplos-
derscheiden van de achtergrond.
sing zijn voor het bestrijden van
De groene pixels worden door een
Toekomstige ontwikkelingen
aardappelopslag in suikerbieten.
beslissingsalgoritme ingedeeld
De verwachting is dat een
Robuust betekent dat onder een
in aardappelopslag, suikerbiet
prototype van de app in 2015 op
grote range van omstandigheden
en overig. Daarna wordt op basis
kleine schaal ingezet kan worden
een goed resultaat gerealiseerd
van de kleurinformatie, aange-
en dat deze voor 2016 voor de
moet worden. Hiervoor gebruiken
vuld met informatie over hoogte,
praktijk beschikbaar is. Met de
we een stereovisie High Dynamic
plaats in de rij, vorm en andere
app in de BoniRob moet het dan
Range camera waarmee onder
eigenschappen, bepaald of een
mogelijk zijn om aardappelop-
een grote range aan lichtinten-
groen object een aardappel-
slag in suikerbieten autonoom te
siteiten gewerkt kan worden en
opslagplant is. Vervolgens wordt
bestrijden.
waarmee we ook de hoogte van
een precisiebestrijding uitge-
de planten bepalen. De samen-
voerd; in eerste instantie met
stelling van het licht wordt
chemie maar in de toekomst
continu gemeten en gebruikt om
mogelijk ook mechanisch.
gebaseerd op precisietoediening
de kleur te compenseren zodat deze constant is en niet afhan-
Resultaten
kelijk is van het schijnen van de
Afgelopen twee jaar zijn veel
zon. Er is bewust gekozen voor
metingen gedaan. We ontwikkel-
het niet gebruiken van een kap
den methodes voor het compen-
met externe belichting omdat
seren van de kleur en voor het
dit voor autonome en mobiele
corrigeren van schaduwen in het
toepassingen met een beperkte
beeld. Op dit moment werken we
hoeveelheid beschikbare energie
aan het verder ontwikkelen van
8
van druppels met glyfosaat.
© SmartBot - fotograaf Deborah Roffel
Resultaat van het indelen van het beeld in plantmateriaal en achtergrond. De witte vlakken vertegenwoordigen plantmateriaal. Ondanks de aanwezigheid van schaduwen is een door middel van een speciale correctieprocedure toch een goed segmentatieresultaat gerealiseerd.
De verschillende beelden overlappen elkaar en om een goede film te maken en elke plant maar een keer te zien in het beeld, moeten de beelden via een speciale techniek aan elkaar “geplakt” worden. Het resultaat van het aan elkaar plakken van vier enkele beelden wordt in het volgende beeld getoond.
Contact Jan Willem Hofstee
Eldert van Henten
Leerstoelgroep Agrarische
Leerstoelgroep Agrarische
Bedrijfstechnologie
Bedrijfstechnologie
Wageningen Universiteit
Wageningen Universiteit
[email protected]
[email protected]
+31 (0)317 484194
+31 (0)317 483328 Resultaat aan elkaar “geplakte” beelden
9
AgroBot
Penetrograaf-app
meetinstrument voor het vaststellen van bodemverdichting
Deze applicatie is gebouwd op de BoniRob. De penetrograaf is geschikt om bodemeigenschappen met betrekking tot verdichting te meten tot een diepte van ongeveer 80 centimeter. Daarnaast is een bodemvochtigheids- en bodemtemperatuursensor ingebouwd. Het aantal meetpunten en de locaties hiervan worden vooraf ingevoerd en vervolgens verricht de BoniRob deze metingen automatisch, op basis van GPS. In vergelijking met handmatige metingen is het grote voordeel van de penetrograaf dat door de combinatie van het automatische systeem, de temperatuur en de vochtsensoren er een grote mate van uniformiteit en reproduceerbaarheid - en dus betrouwbaarheid - voor grote hoeveelheden meetpunten gerealiseerd wordt.
Contact Arno Ruckelshausen University of Applied Sciences Osnabrück +49 (0)541 969 2090
[email protected]
10
Onkruidbestrijdings-app Spraying BoniRob
Deze applicatie op de BoniRob is een op een camara gebaseerde module voor selectieve onkruidbestrijding. Door herbiciden op deze wijze in te zetten worden zowel economische als ecologische voordelen bereikt. De onderstaande foto’s laten de samenstelling van de applicatie zien. Op een frame van 75 cm wordt een (goedkope) camera gemonteerd. Deze detecteert met behulp van beeldherkenning de planten. Bij herkenning van een onkruidplantje worden de spuitdoppen geactiveerd en wordt het onkruid gericht bespoten.
Contact Arno Ruckelshausen University of Applied Sciences Osnabrück +49 (0)541 969 2090
[email protected]
11
AgroBot
Maxtron
Suikerbietenoogstrobot
300
20000
18000
250
16000 200 14000
Y-Achse[m]
150
12000
100
10000
8000
50
6000 0 4000 -50
2000
-100 -400
-300
-200
-100
0
100
X-Achse[m] boundary inner ring
headland lane storage clamp position
bunker filled lane with current bunker level
0
Doel
dat de oogststrategie op een veld
Methoden afkomstig uit de bestu-
bepaalt, het traject van de machine
ring van autonome mobiele robots
plant en de rijcommando’s bere-
kunnen worden ingezet in syste-
kent. Focus in de programmering is
men om daarmee bestuurders van
om eventuele schade aan de bodem
oogstmachines te ondersteunen.
tijdens de oogst tot een minimum
Het doel van dergelijke systemen
te beperken. Als demonstratie
is om het totale oogstproces te op-
wordt de zelfrijdende bietenoogst-
timaliseren. Als voorbeeld voor dit
machine Maxtron 620 van de firma
soort onderzoek werkt AgroBot aan
Grimme ingezet.
de automatisering van de suikerbietenoogst. Daarvoor wordt een programmeringssysteem ontwikkeld
12
Procedure
meringssysteem en machine en
Voor de softwareontwikkeling
bepalen we de parameters voor
gebruiken we ROS (Robot Ope-
de machinebesturing.
rating System); de programmeringssoftware stuurt de Maxtron
Resultaten en toekomstige
via CAN-bus en MicroAutoBox.
ontwikkelingen
Op basis van gegevens over het
Ondersteunende systemen die
veld en eigenschappen van de
vandaag de dag technisch al
machine wordt voor de Maxtron
mogelijk zijn, dragen bij aan het
een rijroute geprogrammeerd,
optimaliseren van de rentabiliteit
waarbij we dubbeling van paden
en minimaliseren van bodem-
zoveel mogelijk vermijden.
schade. Programmeringssys-
Daarvoor ontwikkelen we een
temen maken het oogstproces
“trajectplanning met geheugen”,
transparanter, bieden betrouw-
die voor de resterende planning
bare informatie over het oogsten
rekening houdt met al eerder
en ontlasten de bestuurder in
bewerkte oppervlakken. Het
combinatie met een gedeelte-
programmeringssysteem testen
lijk autonome besturing. In de
we eerst in een simulatie op ba-
toekomst zijn machines mogelijk
sis van werkelijke gegevens van
die verregaand autonoom zijn;
bietenvelden. In experimenten
vóór die tijd dienen echter nog
met de Maxtron controleren we
juridische en organisatorische
de interfaces tussen program-
aspecten te worden uitgewerkt.
Contact DFKI Bremen Robotics Innovation Center Außenstelle Osnabrück Dr. Stefan Stiene
[email protected] +49 (0)541 969 3956 www.dfki.de/robotik Michael Wischmeyer +49 (0)5491 666 0
[email protected] www.grimme.com
13
AgroBot
SmartCenter Het SmartCenter is het robot
dige begeleiding ondersteund
open innovatie en co-creatie
door een inspirerende omgeving
centrum waar boeren, onderzoe-
bestaande uit geluid, licht, be-
kers en studenten gezamenlijk
wegende beelden en natuurlijke
nieuwe ideeën ontwikkelen voor
materialen.
het toepassen van robot en sensortechnologie in de landbouw.
Concepten ontwikkeld in het
Het SmartCenter is geïnspireerd
SmartCenter zijn onder andere
op de Future Centres van de Ne-
commander-swarm systemen
derlandse overheid (o.a LEF-cen-
waar robots onder leiding van
trum van Rijkswaterstaat) en de
een centraal commando systeem
FabLabs waar concrete prototy-
als “cellulaire mieren” hun werk
pen gemaakt kunnen worden.
op de akker verrichten. Het vernieuwende is om met zo weinig
Het SmartCenter maakt gebruik
mogelijk kunstmatige intelligen-
van creatieve denkmethoden die
tie het werk op de akker uit te
versterkt worden door deskun-
kunnen voeren.
Oogst-Hovercraft • All-weather oogst machine onder natte modderige omstandigheden • Oogstmachine delen zijn binnen het luchtbed. • De oogst wordt in de luchtstroom schoongeblazen
Zelf-printende oogstmachine • Op het veld wordt het juiste gereedschap voor de oogst ter plekke in 3D geprint. • Manipulator armen worden benut voor het monteren van het gereedschap en helpen mee met de oogst
14
Contact Het SmartCenter is gevestigd bij de Fachhochschule in Osnabruck. Het SmartCenter staat onder leiding van Irmgard Starmann,
[email protected].
Sensorballen • Veld- en gewaseigenschappen worden met goedkope sensorballen gemeten. • Ballen communicatie-netwerk (WIFI of GSM) l zendt gegevens naar centrale computer van boer
Clean Bot • Direct verwerken van suikerbiet tot suikerpulp op het veld • Het overtollige uitgeperste water wordt gebruikt voor schoonmaken en het spaart in transportkosten naar de fabriek.
15
AgroBot
©SmartBot 2014 Dit is een uitgave van het INTERREG IVA project SmartBot
Redactie
SmartBot
AgroBot
Mathilde van Werven
Leadpartner Stichting INCAS³
Prof.dr.ir. Rob van Haren
DLV Plant
Dr. J.H.G. van Pol
[email protected]
+31 (0)317 491 578
Dr. Nassaulaan 9
+31 (0)6 201 821 10
[email protected]
9401 HJ Assen – Nederland
www.dlvplant.nl
+31 (0) 592 86 00 00
SmartBot-AgroBot is powered by
SmartBot-AgroBot is mede mogelijk gemaakt door
www.deutschland-nederland.eu
16 www.smartbot.eu
