AgroBot
resultaten en blik op de toekomst
AgroBot
Voorwoord
4
6
8
SmartBot – Agrobot Kiemkracht, Rob van Haren
Binnen het INTERREG IVA-project SmartBot werken Duitse en Nederlandse bedrijven en kennisinstellin-
SmartBot is de ontwikkeling van een nieuwe generatie
gen samen aan robots die zijn uitgerust met diverse
autonome robots die, door gebruik van slimme sen-
sensoren (multi-sensor robots). Met de ontwikkeling
sortechnologie, complexe opgaven zelfstandig kunnen
van multi-sensor robotplatforms kunnen taken worden
uitvoeren. Het uiteindelijke doel is om een nieuwe
vereenvoudigd die complex zijn en een hoge mate van
generatie landbouwwerktuigen te ontwikkelen die zo-
nauwkeurigheid vereisen.
wel de bodem sparen, een landschap creëren waar de menselijke maat weer terug is en de kwaliteit van ge-
Het SmartBot-project bestaat uit drie deelprojecten:
was en oogst verbeteren. Kiemkracht heeft in 2008 het • RoboShip (scheepvaart): het ontwikkelen van een
Scarebot
BoniRob
Volunteer
SmartBot-project aangejaagd. Het AgroBot onderdeel van SmartBot werkt aan drie verschillende robotplat-
autonome intelligente robot voor de inspectie en repa-
Vogelverschrikrobot
multifunctioneel open robot
Aardappelopslag-verwijde-
forms: Grimme Maxtron 620 robot, vogelverschrikrobot
ratie van ballastwatertanks in schepen.
raar-app voor BoniRob
en het open robot platform BoniRob 2.0. Daarnaast
10
11 platform
12
zijn er demonstratie-robots zoals de agro-drone en de
• SInBot (industrie): het creëren van een pilotomgeving
Kiemkracht Husky.
voor de toepassing van intelligente industriële robots in een productieomgeving.
Kiemkracht heeft in samenwerking met de Hochschule Osnabrück het open robot innovatie centrum opgezet,
• AgroBot (landbouw): het ontwikkelen van (semi-)
het SmartCenter, waar met behulp van de ‘conceptua-
autonome robotsystemen voor dynamische landbouw-
tion methode’ radicale innovaties zijn uitgedacht. Een
omgevingen om minimale schade aan het milieu toe te
voorbeeld hiervan is het ‘commander-swarm’ concept
brengen.
waar onder leiding van een centraal commandocen-
Penetrograaf-app voor BoniRob meetinstrument
Onkruidbestrijdings-app
voor het vaststellen van
voor BoniRob Spraying BoniRob
bodemverdichting
Inhoud
trum robots als mieren het werk doen. De conceptua-
Naast de 24 partners binnen het project wordt het
tionmethode is door de Rijksuniversiteit Groningen en
INTERREG IVA-project SmartBot mede gefinancierd
Maxtron
Color&Brain BV (www.colorandbrain.com) ontwikkeld
door: de provincies Groningen, Friesland, Drenthe,
voor het versnellen en structureren van de vroege on-
Overijssel en Gelderland, het ministerie van EL&I, het
Suikerbietenoogstrobot
zekere fase van innovatie.
Niedersächsisches Ministerium für Wirtschaft, Arbeit
14
und Verkehr, het Ministerium für Wirtschaft, EnerKiemkracht is een alliantie van het Productschap Ak-
gie, Bauen, Wohnen und Verkehr des Landes Nordr-
kerbouw (PA) en het Innovatienetwerk van het ministe-
hein-Westfalen en de Europese Unie.
rie van Economische Zaken. Het doel van Kiemkracht is het ontwikkelen en realiseren van grensverleggende
Rob van Haren is op dit moment werkzaam als kwartier-
innovaties die de akkerbouw wezenlijk kunnen veran-
maker voor het lectoraat “transitie bio-economie” aan de Han-
deren. Kiemkracht is een initiatief van de sector, LTO
zehogeschool Groningen waar hij ten behoeve van het MKB
en NAV en mag namens de sector de innovatieagenda
onderzoek gaat uitvoeren voor het realiseren van innovaties
2030-2040 opstellen. Het bestuur van Kiemkracht be-
in biobased economie. Daarnaast is hij directeur van het R&D
staat uit ondernemers uit de sector, het PA en Innova-
bureau Color&Brain BV voor het creëren van “private label
tienetwerk.
innovaties” ten behoeve van het MKB.
Smartcenter 2
3
AgroBot
Contact Bent u geïnteresseerd in de resulta-
Scarebot
ten? 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
Vogelverschrikrobot
rijden. Stuur een email naar
[email protected] en we nodigen u uit voor deze bijeenkomst.
Tijmen Bakker (robotica); 0317 482195;
[email protected]; www.tyker.com
Doel
Plan van aanpak en resultaten
binnenkort ingezet in een prak-
Het doel van dit project is het onderzoeken en ontwikkelen van een autonome
Via de ontwikkelfasen conceptua-
tijkproef waarin de effectiviteit
Diederik van Liere (methode gan-
robot voor het verjagen van ganzen. De ganzenafweerrobot weert de ganzen door
tion, robot control, tool & mani-
ten aanzien van de bestrijding
zen afweer);
een draad over een perceel te bewegen die is opgespannen tussen een paal op het
pulator intelligence en integration
van ganzen wordt onderzocht.
0592 406721;
perceel en de wikkelunit op de robot. De robot volgt de contouren van het perceel en
is een werkende ganzenafweerro-
Daarnaast evalueren we ook de
[email protected];
houdt de draad continu op spanning. Betrokken partners zijn Tyker Technology BV,
bot ontwikkeld. Onlangs heeft de
praktische inzetbaarheid en het
www.cabwim.nl
Axum Engineering en Cabwim consultancy.
ganzenafweerrobot een duurtest,
technisch functioneren van de
waarbij deze meerdere dagen
robot. Bij een positief resultaat
Jan Fühler (mechanica);
Ganzen vormen een groot probleem in de agrarische sector en veroorzaken erg veel
continu werd ingezet, succesvol
onderzoeken we de financiële
0524 570715;
schade. Middelen als vogelverschrikkers, linten, gaskanon en afschieten zijn niet
afgerond. De robot is momen-
haalbaarheid van implementatie
[email protected];
effectief. Afschot is maatschappelijk controversieel. De appreciatie van de land-
teel klaar om in te zetten in een
van de robot in de praktijk.
www.axum-engineering.nl
bouwpercelen door ganzen kan gewijzigd worden door systematisch weren met een
praktijkproef.
robot. Als effectief weren op grote schaal wordt toegepast dan leidt dit niet alleen
4
tot vermindering van lokale schade, maar naar verwachting ook tot een rem op de
Toekomstige ontwikkeling
huidige groei van de ganzenpopulatie.
De ganzenafweerrobot wordt
5
AgroBot
BoniRob
multifunctioneel open robot platform Doel
zijn zowel in het laboratorium
Dankzij snelle ontwikkelingen in de
als in het veld in Duitsland en
sensortechnologie, informatietech-
Nederland uitgevoerd. Voor de
nologie en robotica is er nu een eer-
Penetrometer-app zijn de eerste
ste generatie autonome veldrobots
veldkaarten gegenereerd, met
die met hoge precisie complexe
de Precision Spraying-app zijn
taken in een open omgeving kan uit-
de eerste sproeitests gedaan in
voeren. Slimme veldrobots kunnen
het veld. Ook is beeldverwerking
op kleine oppervlakten intelligente
ontwikkeld, gebaseerd op een ca-
landbouwtaken uitvoeren en bieden
mera die zowel donkere als lichte
een scala aan nieuwe toepassingen
delen zeer goed waarneemt,
waarmee milieueffecten worden
waarmee aardappelopslag in
teruggedrongen en de productivi-
het veld herkend kan worden.
teit kan toenemen.
De eerste wetenschappelijke resultaten zijn op internationale
Plan van aanpak
conferenties 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 aardappe-
procesmatige verbeteringen van
lopslag 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 aannemers. Dankzij de
nieuw multifunctioneel platform
samenwerking met partners als
ontworpen, gebouwd en getest.
DLV Plant (NL), Wageningen Uni-
Florian Rahe,
+31-317 484194,
[email protected]
Contact
Jan Willem Hofstee, Wageningen Universiteit,
versiteit (NL), Amazonen-Werke
Amazonen-Werke;
Resultaten
(D) en de University of Applied
+49-5405-501-5375,
Zowel de veldrobot BoniRob als
Sciences Osnabrück (D) zijn er
[email protected]
de penetrometer- en sproeimo-
vele mogelijkheden voor verdere
dule zijn ontwikkeld en ge-
praktische en wetenschappelijke
Eldert van Henten,
brück,
bouwd. De eerste experimenten
ontwikkelingen.
Wageningen Universiteit,
+49-541-969-2090,
+31-317-483328,
[email protected]
Arno Ruckelshausen, University of Applied Sciences Osna-
[email protected]
6
7
AgroBot © SmartBot - fotograaf Deborah Roffel
Volunteer
Aardappelopslag-verwijderaar-app voor BoniRob
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.
Doel
in veel gevallen geen oplossing is.
het beslissingsalgoritme voor het
De aardappelopslag-app voor de
Ook is een methode ontwikkeld
onderscheiden van de aardappe-
BoniRob moet aardappelopslag
om te corrigeren voor de schadu-
lopslagplanten 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 de 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-
De verschillende beelden overlappen
een grote range aan lichtinten-
groen object een aardappel-
slag in suikerbieten autonoom te
elkaar en om een goede film te maken
siteiten gewerkt kan worden en
opslagplant is. Vervolgens wordt
bestrijden.
en elke plant maar een keer te zien in
waarmee we ook de hoogte van
een precisiebestrijding uitge-
het beeld, moeten de beelden via een
de planten bepalen. De samen-
voerd; in eerste instantie met
speciale techniek aan elkaar “geplakt”
stelling van het licht wordt
chemie maar in de toekomst
worden. Het resultaat van het aan
continu gemeten en gebruikt om
mogelijk ook mechanisch.
elkaar plakken van vier enkele beelden
gebaseerd op precisietoediening
de kleur te compenseren zodat
van geldruppels met glyfosaat.
Contact
wordt in het volgende beeld getoond.
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-
Jan Willem Hofstee,
stechnologie,
het niet gebruiken van een kap
den methodes voor het compen-
Leerstoelgroep Agrarische Bedrijf-
Wageningen Universiteit,
met externe belichting omdat
seren van de kleur en voor het
stechnologie,
[email protected],
dit voor autonome en mobiele
corrigeren van schaduwen in het
Wageningen Universiteit,
+31(317)483328
toepassingen met een beperkte
beeld. Op dit moment werken we
[email protected],
hoeveelheid beschikbare energie
aan het verder ontwikkelen van
+31(317)484194
Eldert van Henten, Leerstoelgroep Agrarische Bedrijf-
resultaat aan elkaar “geplakte” beelden
8
9
AgroBot
Penetrograaf-app voor BoniRob
Onkruidbestrijdings-app voor BoniRob
Deze applicatie is gebouwd op de BoniRob. De pene-
Deze applicatie op de BoniRob is een op een camara
trograaf is geschikt om bodemeigenschappen met
gebaseerde module voor selectieve onkruidbestrijding.
betrekking tot verdichting te meten tot een diepte van
Door herbiciden op deze wijze in te zetten worden
ongeveer 80 centimeter. Daarnaast is een bodemvoch-
zowel economische als ecologische voordelen bereikt.
tigheids- en bodemtemperatuursensor ingebouwd. Het
De onderstaande foto’s laten de samenstelling van de
aantal meetpunten en de locaties hiervan worden voor-
applicatie zien. Op een frame van 75 cm wordt een
af ingevoerd en vervolgens verricht de BoniRob deze
(goedkope) camera gemonteerd. Deze detecteert met
metingen automatisch, op basis van GPS. In vergelijking
behulp van beeldherkenning de planten. Bij herkenning
met handmatige metingen is het grote voordeel van de
van een onkruidplantje worden de spuitdoppen geacti-
penetrograaf dat door de combinatie van het automati-
veerd en wordt het onkruid gericht bespoten.
meetinstrument voor het vaststellen van bodemverdichting
Spraying BoniRob
sche systeem, de temperatuur en de vochtsensoren er een grote mate van uniformiteit en reproduceerbaarheid - en dus betrouwbaarheid - voor grote hoeveelheden meetpunten gerealiseerd wordt.
10
11
AgroBot
Maxtron 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
meringssysteem en machine en
Voor de softwareontwikkeling
bepalen we de parameters voor
gebruiken we ROS (Robot Ope-
de machinebesturing.
rating System); de programme-
Suikerbietenoogstrobot
300
Procedure
ringssoftware 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 en minimaliseren van bodem-
Doel
dat de oogststrategie op een veld
waarbij we dubbeling van paden
Methoden afkomstig uit de bestu-
bepaalt, het traject van de machine
zoveel mogelijk vermijden.
schade. Programmeringssys-
ring van autonome mobiele robots
plant en de rijcommando’s bere-
Daarvoor ontwikkelen we een
temen maken het oogstproces
kunnen worden ingezet in syste-
kent. Focus in de programmering is
“trajectplanning met geheugen”,
transparanter, bieden betrouw-
men om daarmee bestuurders van
om eventuele schade aan de bodem
die voor de resterende planning
bare informatie over het oogsten
oogstmachines te ondersteunen.
tijdens de oogst tot een minimum
rekening houdt met al eerder
en ontlasten de bestuurder in
Het doel van dergelijke systemen
te beperken. Als demonstratie
bewerkte oppervlakken. Het
combinatie met een gedeelte-
is om het totale oogstproces te op-
wordt de zelfrijdende bietenoogst-
programmeringssysteem testen
lijk autonome besturing. In de
timaliseren. Als voorbeeld voor dit
machine Maxtron 620 van de firma
we eerst in een simulatie op ba-
toekomst zijn machines mogelijk
soort onderzoek werkt AgroBot aan
Grimme ingezet.
sis van werkelijke gegevens van
die verregaand autonoom zijn;
de automatisering van de suikerbie-
bietenvelden. In experimenten
vóór die tijd dienen echter nog
tenoogst. Daarvoor wordt een pro-
met de Maxtron controleren we
juridische en organisatorische
grammeringssysteem ontwikkeld
de interfaces tussen program-
aspecten te worden uitgewerkt.
Contact DFKI Bremen Robotics Innovation Center Außenstelle Osnabrück Naam: Dr. Stefan Stiene E-mail:
[email protected] Telefoon: +49 541 969 3956 Internet: www.dfki.de/robotik
12
13
AgroBot
Smartcenter
Contact
Het SmartCenter is het robot
dige begeleiding ondersteunt
open innovatie en co-creatie
door een inspirerende omgeving
centrum waar boeren, onderzoe-
bestaande uit geluid, licht, be-
Het SmartCenter is fysiek gevestigd
kers en studenten gezamenlijk
wegende beelden en natuurlijke
bij de Fachhochschule in Osna-
nieuwe ideeën ontwikkelen voor
materialen.
bruck. Het SmartCenter staat on-
het toepassen van robot en sen-
der leiding van Irmgard Starmann.
sortechnologie in de landbouw.
Concepten ontwikkeld in het
Irmgard is te bereiken via
Het Smartcenter is geïnspireerd
SmartCenter zijn onder andere
[email protected].
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
Sensor ballen
• All-weather oogst machine onder natte modderige omstandigheden
• Veld en gewas eigenschappen
• Oogst-machine delen zijn binnen het lucht-bed.
worden met goedkope sensorballen
• De oogst wordt in de luchtstroom schoon geblazen
gemeten. • Ballen communicatie-netwerk (WIFI of GSM) l zend gegevens naar centrale computer van boer
Zelf-printende oogstmachine
Clean Bot
• Op het veld wordt het juiste gereed-
• Direct verwerken van suikerbiet tot
schap voor de oogst ter plekke in 3D geprint. • Manipulator armen worden benut
14
suikerpulp op het veld • Het overtollige uitgeperste water wordt gebruikt voor schoonmaken
voor het monteren van het gereed-
en het spaart in transportkosten
schap en helpen mee met de oogst
naar de fabriek.
15
AgroBot
Dit is een uitgave van het
Over SmartBot
INTERREG IVA project SmartBot.
De evolutie van robots bevindt zich in een stroomversnelling. Recente ontwikkelingen in de sensortechnologie, ICT en robotica stellen de komende gene-
SmartBot
ratie robots, SmartBots, in staat om complexe taken autonoom en met grote
Leadpartner Stichting INCAS³
precisie uit te voeren. Dit maakt een optimalisatie van de bestaande bedrijfs-
Dr. J.H.G. van Pol
voering mogelijk en creëert nieuwe kansen.
Dr. Nassaulaan 9 9401 HJ Assen – Nederland
Binnen het INTERREG IVA-project SmartBot werken Duitse en Nederlandse
+31 (0) 592 86 00 00
bedrijven en kennisinstellingen samen aan de ontwikkeling van demonstratiemodellen van SmartBots voor de landbouw (AgroBot), maritieme sector
AgroBot
(RoboShip) en de industrie (SInBot).
Prof.dr.ir. Rob van Haren
[email protected]
De interregionale samenwerking tussen bedrijven en kennisinstellingen binnen
+31 (0)6 201 821 10
het SmartBot project legt de basis voor structurele grensoverschrijdende innovatie en economische ontwikkeling. De Duits-Nederlandse grensregio verwerft hierbij een positie als kennisregio op het gebied van multi-sensor robotsystemen.
Smartbot-Agrobot is powered by
Financiers
16 www.smartbot.eu
