- De bekende groen-gele trekkers van John Deere worden autonoom
- Volledig elektrische en autonome Monarch Tractor gaat het veld op
- Yanmar tractoren: robottechnologie en precision positioning
- Retrofitkits kunnen elke bestaande tractor autonoom maken
- Robot-as-a-service autonome tractorkits
- Nadelen van autonome landbouwmachines
Net als de meeste andere sectoren zal ook de landbouw de komende jaren een enorme transformatie ondergaan. Megatrends als AI, machine learning en andere geavanceerde technologieën zullen leiden tot de ontwikkeling van nieuwe machines en processen die een stabielere en gezondere wereldwijde voedselketen mogelijk zullen maken. En dit zijn cruciale ontwikkelingen, want in 2050 zal de wereldbevolking zijn geëxplodeerd en maar liefst 10 miljard mensen tellen. En al deze mensen zullen gevoed moeten worden. De nieuwste innovaties helpen agrarische bedrijven niet alleen om de verwoestende effecten van klimaatverandering te verzachten en het probleem van voedseltekorten op te lossen, maar kunnen ook een belangrijke bijdrage leveren aan oplossingen voor uitdagingen rond arbeidstekorten en snel verdwijnend bouwland.
En hoewel de opkomst van automatisering in elke denkbare sector leidt tot zorgen over miljoenen banenverliezen, trekken er ook steeds meer jonge mensen naar de steden en loopt het aantal landarbeiders enorm terug. Hierdoor blijven er maar weinig opties over en moeten we manieren bedenken om de voedselvoorziening veilig te stellen – en dat kan onder meer met behulp van autonome landbouwmethoden. Abhisesh Silwal, een projectwetenschapper aan het Robotics Institute van de Carnegie Mellon University, vertelt: “Net als de autonome auto-industrie kunnen we de volledige autonomie van landbouwvoertuigen en –apparatuur ook beschouwen als een belangrijk – zo niet het ultieme – doel in de landbouwsector. Het automatiseren van delicate, tijdgevoelige taken als snoeien en oogsten, waarvoor doorgaans geschoolde werknemers nodig zijn, zou op de lange termijn kunnen bijdragen aan de duurzaamheid.” En enkele van de nieuwste ontwikkelingen in agritech zijn autonome trekkers die we in de toekomst op steeds meer boerderijen zullen tegenkomen.
De wereldwijde markt voor autonome tractoren zal naar verwachting groeien van 12.508 units in 2019 tot 60.901 units in 2025. De waarde van de wereldwijde markt voor autonome tractoren bedroeg in 2016 nog $648,9 miljoen. Deze zal tegen 2025 naar verwachting $4.389,8 miljoen bedragen en in 2027 ongeveer $6,38 miljard, met een samengestelde jaarlijkse groei van 24,0%.
Bron: MarketsandMarkets
De bekende groen-gele trekkers van John Deere worden autonoom
Een van de grootste namen in landbouwmachines is ongetwijfeld John Deere. En hoewel het bedrijf niet de eerste landbouwmachineproducent is die een autonome tractor ontwikkelt, is het zeker een van de meest bekende en zijn tractoren zijn dan ook op boerderijen overal ter wereld te vinden. De tractorgigant is onlangs begonnen met de ontwikkeling van zijn autonome 8R-trekker die met minimale menselijke tussenkomst obstakels kan vermijden, gewassen kan planten en velden kan ploegen.
Aan boord van de 8R bevinden zich zes paar stereocamera’s die een 360-graden beeld vastleggen voor obstakeldetectie. De tractor heeft real-time mogelijkheden voor het delen van gegevens, is uitgerust met AI en machine learning en heeft functies voor remote monitoring en -beheer. De tractor maakt gebruik van neurale netwerkalgoritmen om de camerabeelden te analyseren. Deze informatie wordt gebruikt om de algoritmen aan te passen, de prestaties te verbeteren en inzichten te bieden op het gebied van optimale bedrijfsvoering.
De boer hoeft alleen maar naar zijn smartphone-app te kijken. Deze regelt het hele proces – van het starten van de tractormotor tot het bepalen van welk deel van de akker geploegd moet worden. “Het enige dat boeren hoeven te doen is hun tractor naar het land rijden, hem instellen, uitstappen en de werkzaamheden met een swipe op de mobiel starten. En elke acht uur moet de brandstof bijgevuld worden en kan de tractor zo nodig naar een ander deel van de boerderij verplaatst worden”, vertelt Deanna Kovar, vice-president van productie- en precisielandbouwproductiesystemen van John Deere. Hoewel de tractorgigant zijn 8R als een autonoom systeem presenteert, is menselijke assistentie nog steeds nodig. Zo worden de beelden die door de tractor worden verzonden bijvoorbeeld door externe partijen geanalyseerd om te bepalen of de gedetecteerde obstakels al dan niet een probleem vormen en of er menselijke tussenkomst nodig is.
John Deere is een samenwerking aangegaan met de Oostenrijkse EV-fabrikant Kreisel met als doel zijn machines uiteindelijk elektrisch aan te drijven. “John Deere zet zich in voor een toekomst met emissievrije aandrijfsystemen en investeert in de ontwikkeling van batterijtechnologieën als aandrijfsysteem”, vertelt Pierre Guyot, senior vice president van John Deere Power Systems.
Volledig elektrische en autonome Monarch Tractor gaat het veld op
Het in Californië gevestigde tractorbedrijf Monarch Tractor werkt samen met ingenieursbureau Motivo om zijn eerste volledig elektrische en autonome trekker te ontwikkelen. De Monarch Tractor gebruikt geprogrammeerde algoritmen, machine learning-technologie, ingebouwde camera’s en sensoren en data-analyse om zijn taken uit te voeren.
De geavanceerde technologieën die in deze 40-70 pk tractor zijn ingebouwd brengen elke plant op de boerderij in kaart en verzamelen gegevens over de gezondheid van gewassen, ziekten en plagen en andere kritieke informatie. Deze data wordt vervolgens naar een beveiligde cloud verzonden om geanalyseerd en omgezet te worden in bruikbare informatie. De gegevens zijn gemakkelijk toegankelijk en geven een historisch overzicht van de seizoenen op de boerderij. De Monarch-tractoren bieden agrariërs mogelijkheden om vuile, saaie en gevaarlijke landbouwactiviteiten en agressieve chemicaliën zoveel mogelijk te vermijden. Operators kunnen een vloot trekkers vanaf elke locatie beheren, wat tijd en geld bespaart en zorgt voor meer veiligheid op de boerderij.
Het bedrijf kreeg een erevermelding in de Robotica-categorie van de CES Innovation Awards voor zijn vlaggenschip MK-V-tractor, de eerste die elektrificatie, automatisering en gegevensanalyse combineert, veiligheid en efficiëntie verbetert, duurzame landbouw mogelijk maakt en de winstgevendheid maximaliseert.
Praveen Penmetsa, mede-oprichter en CEO van Monarch Tractor, vertelt: “De integratie van robotica in onze MK-V levert geweldige resultaten op voor boeren; van autonome mogelijkheden waarmee de tractor zichzelf kan besturen tot AI en machine learning die bruikbare intelligentie bieden voor meer precisie en efficiëntie op het land. Monarch Tractor is een belangrijke factor in de transitie naar duurzamere landbouwactiviteiten”.
Yanmar tractoren: robottechnologie en precision positioning
De tractoren van de Japanse landbouwmachinefabrikant Yanmar kunnen volledig of gedeeltelijk autonoom werken en bieden boeren daarmee diverse opties die het beste bij hun behoeften passen. De trekkers zijn uitgerust met robottechnologie en precision positioning-systemen, en hun multifrequentie-antennes zorgen voor een stabiele verbinding en een hoge positioneringsnauwkeurigheid, zelfs als het signaal op een van de frequenties wordt onderbroken. Dit leidt tot efficiënter en veiliger autonoom rijden. De Virtual Reference Station (VRS)-technologie levert positiegegevens op basis van referentiepunten die via een multifrequentie-signaal naar het autonome besturingssysteem van de tractor worden gestuurd.
“De autotractor en robottractor van Yanmar zijn dankzij hun efficiëntie, betrouwbaarheid en nauwkeurigheid in de smaak gevallen bij de agrarische gemeenschap. Deze nieuwe modellen zijn bovendien nog waardevoller voor boeren omdat de robuustere positioneringstechnologie nog meer flexibiliteit op het veld mogelijk maakt”, aldus Nagamori Masuda, president van Yanmar Agribusiness.
Yanmar heeft ook een nieuwe wijngaardrobot met geavanceerde autonome technologie onthuld – de YV01 – voor het automatiseren van activiteiten in de wijngaard. Door zijn uiterst precieze sproeimogelijkheden is de flexibele en lichtgewicht machine zeer milieuvriendelijk. De elektrisch geladen sproeidruppels die door de bladeren van de plant worden aangetrokken zorgen voor een nauwkeurige en volledige behandeling waardoor minder sproeivloeistof nodig is. De YV01 is bij uitstek geschikt voor wijngaarden met smalle paden en kortere wijnstokken, heeft geen moeite met hellingen tot 45 graden en kan eenvoudig op afstand worden bestuurd.
Retrofitkits kunnen elke bestaande tractor autonoom maken
Fieldin, een bedrijf voor het beheer van slimme landbouwactiviteiten, heeft Midnight Robotics overgenomen om de ontwikkeling van ombouwsets te eenvoudiger te maken. Met de kits transformeer je elke bestaande tractor in een autonome machine. De overname maakt het mogelijk om de technologie van Midnight in de bestaande oplossing van Fieldin te integreren. Fieldin zal 49 miljoen bedrijfsuren aan veldgegevens leveren, wat van cruciaal belang zal zijn voor de ontwikkeling van de retrofitkits. Yonatan Horovitz, CEO van Midnight Robotics, vertelt: “Dit is de grootste dataset voor de landbouw. We gebruiken deze gegevens om agrarische processen te verbeteren. Daarom is deze combinatie geweldig”.
Hoewel een autonome tractor veel minder te maken heeft met bewegende obstakels – vergeleken bij bijvoorbeeld een zelfrijdende taxi tijdens de spits – is lokalisatie in agrarische gebieden vrij complex, aangezien veel boerderijen beperkte of geen toegang hebben tot GPS-gegevens. Om hier een oplossing voor te vinden, heeft Midnight Robotics zijn retrofitkits uitgerust met lidardata, wat in open velden makkelijk te gebruiken is. Om de kits te finetunen werden ze eerst getest in complexe gebieden, zoals boomgaarden en wijngaarden. Inmiddels heeft Fieldin honderden boerderijen en duizenden landbouwmachines en tractoren gedigitaliseerd. Dit heeft waardevolle gegevens opgeleverd die inzicht bieden in hoe de efficiëntie en productiviteit van landbouwactiviteiten verbeterd kunnen worden.
“In de afgelopen acht jaar hebben we honderden boerderijen en meer dan 10.000 tractoren en landbouwmachines gedigitaliseerd – meer dan wie dan ook op het gebied van hoogwaardige gewassen – en enorm waardevolle data verzameld waarmee we inzicht kunnen bieden in best practices op het gebied van boerderijmanagement. Door de overname van Midnight Robotics kunnen we boeren helpen met de stap van inzicht naar autonome actie, zodat ze precies weten wat ze moeten doen en dit autonoom kunnen uitvoeren, allemaal via hetzelfde platform”, aldus Boaz Bachar, mede-oprichter en CEO van Fieldin.
Robot-as-a-service autonome tractorkits
Voor de aanschaf van autonome tractoren zijn aanzienlijke investeringen nodig. Robot-as-a-service-platforms, waarmee je bestaande tractoren kunt transformeren in hightech autonome machines, kunnen echter prima alternatieve oplossingen bieden. Het RaaS-platform van Blue White Robotics lanceerde onlangs zijn nieuwe autonome tractorkit die elke trekker kan ombouwen tot een volledig autonome unit of zelfs een vloot zelfrijdende tractoren. Door de bestaande infrastructuur van intelligente autonome algoritmen te voorzien kunnen de robottractoren de productiviteit, precisie en veiligheid van de werknemers op de boerderij verbeteren, aldus Blue White Robotics.
Dankzij deze autonome tractorkit kunnen boeren hun gewassen precies de juiste aandacht geven en arbeidskosten aanzienlijk terugdringen. De kit kan worden gebruikt voor boom- en wijngaarden, stelt trekkers in staat om efficiënt te maaien en te spuiten en vermindert bovendien de blootstelling aan schadelijke pesticiden en herbiciden. De tractorkit bevat een GPS-module, lidarunits en optische camera’s voor het detecteren en ontwijken van obstakels, een drukgevoelige voorbumper die de tractor stopzet als deze een obstakel tegenkomt, en noodstopschakelaars op het chassis.
Nadelen van autonome landbouwmachines
Naast alle voordelen die autonome landbouwmachines en retrofitkits kunnen bieden, zijn er ook verschillende nadelen waar rekening mee gehouden moet worden. Een van deze nadelen is bijvoorbeeld de wettelijke aansprakelijkheid. Aangezien autonome trekkers – in tegenstelling tot fabrieksrobots – in openbare ruimtes zullen werken, is er altijd een kans dat een defecte machine van de boerderij rolt en schade aanricht, of – erger nog – dieren of mensen verwondt. Wie wordt in dergelijke gevallen verantwoordelijk gehouden? De boer die de tractor in de gaten had moeten houden? De fabrikant van de autonome machine? Het bedrijf dat de ombouwset heeft geleverd? Extra veiligheidsmaatregelen, zoals een menselijke bijrijder, gemakkelijk toegankelijke noodstopschakelaars, barrières en bewegwijzering rond gebieden waar autonome machines aan het werk zijn zouden een oplossing kunnen zijn voor hoogwaardige boerderijen met biotechnologische gewassen. Maar voor bulkgewassen zouden autonome landbouwmachines door de extra kosten een veel minder aantrekkelijke optie zijn.
Kunstmatige intelligentie en autonomie kunnen er ook toe leiden dat boeren uiteindelijk minder controle hebben over hun activiteiten en steeds afhankelijker worden van hun tractorleveranciers en Robot-as-a-service-platforms. Ook krijgen ze steeds minder ‘feeling’ met het managen van hun landbouwactiviteiten, omdat op algoritmen en apps vertrouwen betekent dat boeren zelf minder analyses doen en minder vaak belangrijke beslissingen nemen die op eigen inzichten zijn gebaseerd. Greg Meyers, chief information and data officer bij Syngenta, een van ’s werelds toonaangevende landbouwbedrijven, zegt: “Het is belangrijk om aan te geven dat boeren heel anders zijn dan consumenten, omdat ze maar 40 keer in hun leven de kans hebben om het goed te doen en hun brood te verdienen dus ze zullen niet veel risico nemen met zaken die niet bewezen zijn. Totdat er vertrouwen is over hoe deze algoritmen werken en het succes ervan in hun specifieke vakgebied aangetoond kan worden, denk ik dat het even zal duren voordat ze bereid zijn productierisico’s te nemen die gebaseerd zijn op computers of beslissingen aan algoritmen over te laten”.
Tijdens autonome operaties worden bovendien allerlei gegevens verzameld, wat belangrijk is voor het verfijnen van de algoritmen en het verbeteren van de prestaties van de apparatuur. Deze gegevens bieden boeren ook belangrijke inzichten waarmee ze hun bedrijfsactiviteiten kunnen optimaliseren. Het potentiële gevaar hiervan is echter dat deze gegevens zo waardevol worden dat de leveranciers van autonome tractoren en RaaS-platformen boeren uiteindelijk kunnen gaan berekenen voor toegang tot deze informatie. Dit roept dan ook weer vragen op over wie eigenlijk de eigenaar is van deze data – de leveranciers van de trekkers, de providers van de RaaS-platformen, of de boer?
Een laatste overweging
De uitdagingen op het gebied van voedselzekerheid zijn zaken waarmee de hele mensheid wordt geconfronteerd, en dat heeft bedrijven als John Deere en anderen ertoe aangezet om technologieën te ontwikkelen om de wereldvoedselvoorziening in de komende jaren te helpen stabiliseren. De verwachtingen zijn dat de landbouw het komende decennium een enorme transformatie zal ondergaan, mede als gevolg van de implementatie van zelfrijdende tractoren en andere geavanceerde machines, die veel van het werk dat nu door mensen wordt gedaan zullen overnemen. Autonome trekkers bieden enorme flexibiliteit, snelheid, consistentie en nauwkeurigheid. Ze kunnen 24 uur per dag werken, veel tijd besparen en landbouwbedrijven helpen hun productie en winstmarges te vergroten. Zelfrijdende tractoren zijn de toekomst van de landbouw – daar is geen twijfel over. En landbouwbedrijven die de concurrentie voor willen blijven, hun operationele kosten willen verlagen en hun winst willen vergroten, zullen autonome landbouwmachines moeten gaan inzetten. Door geavanceerde technologieën met de kennis en wijsheid van boeren te combineren zal de manier waarop we landbouw bedrijven drastisch veranderen en hier zullen mensen overal ter wereld uiteindelijk de vruchten van plukken.
