Agrariërs overal ter wereld worden geconfronteerd met arbeidstekorten en de druk om gezond en pesticidenvrij voedsel te produceren. Hierdoor gaan steeds meer boeren gebruikmaken van autonome landbouwrobots.
- Tertill houdt je (moes)tuin onkruidvrij
- Octinion is beter in aardbeien plukken dan menselijke plukkers
- SmartCore verzamelt bodemmonsters van landbouwgrond
- Fendt’s robotzwermen planten zaden
- Onkruid wieden op grote open velden doet Dino met gemak
- De robots van Agerris kunnen zelfs vee hoeden
- Mamut zwerft over akkers om ziekten op te sporen
- FarmWise helpt boeren onkruid zonder chemicaliën te bestrijden
- De scan & spray-technologie van ecoRobotix
- Fysieke arbeid kunnen we binnenkort aan Thorvald overlaten
- Is het tijdperk van de robotboeren aangebroken?
De groei van de wereldbevolking heeft landbouwbedrijven in moeilijk vaarwater gebracht. Ze staan enorm onder druk om steeds meer voedsel te produceren om aan de behoeften van miljarden mensen te voldoen. Tegelijkertijd worden ze met ernstige ecologische en economische uitdagingen geconfronteerd. Overheden en consumenten verwachten steeds meer dat telers van groenten en fruit minder pesticiden gebruiken. Bovendien wordt het inhuren van seizoenspersoneel een steeds grotere uitdaging en de ernstige tekorten aan arbeidskrachten bedreigen het voortbestaan van boerenbedrijven in veel landen. Als gevolg van deze problematiek en als alternatief voor menselijke arbeidskrachten gaan steeds meer agrarische bedrijven over op het implementeren van autonome machines.
Omdat steeds meer boeren interesse hebben in de nieuwste agro-technologieën zal de markt voor landbouwrobots en -drones in 2028 naar verwachting een waarde van $23,06 miljard bereiken. Er zijn nu al verschillende boerenbedrijven die robots op hun land en in hun kassen aan het werk gezet hebben, bijvoorbeeld om onkruid te wieden, grondmonsters te nemen, of gewassen te besproeien. Deze geavanceerde apparaten helpen boeren op een financieel en ecologisch duurzame manier gezonde gewassen te telen. En hoewel dit nog maar het begin is van deze trend, zijn er veel voorbeelden die aantonen dat agrotech – zoals landbouwrobots – het potentieel hebben om de voedselproductie volledig te transformeren.
Tertill houdt je (moes)tuin onkruidvrij
Steeds meer mensen met een tuin verbouwen hun eigen groenten en fruit, een bezigheid die niet alleen goedkoper en gezonder voedsel oplevert maar waar veel mensen ook enorm van genieten. Moestuinen kunnen echter ook een bron van ergernis zijn, vooral als het gaat om onkruidbestrijding, want wieden is vervelend en tijdrovend werk. De techstartup Franklin Robotics heeft daar nu een oplossing voor bedacht. Dit Amerikaanse bedrijf ontwikkelde de 1,1-kilo zware robot Tertill die zich autonoom door je tuin voortbeweegt en korte metten maakt met je onkruidprobleem. Met gebruik van sensoren spoort het vierwielige apparaat onkruid op en snijdt het met een nylon draad aan de onderkant van het apparaat netjes voor je af.
De robot werkt op zonne-energie maar de accu van het apparaat kan ook door middel van een USB-kabel worden opgeladen. Wel zul je Tertill met een omheining van ten minste vijf centimeter hoog moeten insluiten om te voorkomen dat hij ontsnap’. De machine is weerbestendig, maar op ruw terrein met stenen of modder is de kans groot dat hij blijft steken. Franklin Robotics heeft ook een smartphone-app ontwikkeld waarmee je de activiteit van de robot en de omstandigheden in de tuin in de gaten kunt houden.
Octinion is beter in aardbeien plukken dan menselijke plukkers
Ook aardbeienproducenten krijgen een tech-make-over. Na vijf jaar onderzoek en ontwikkeling onthulde het Belgische robotbedrijf Octinion de volledig autonome aardbeienplukrobot Rubion. De machine navigeert door kassen of hoge kweektunnels waar hij rijpe aardbeien detecteert en voorzichtig plukt, zonder beurse plekken te veroorzaken. Vervolgens weegt het systeem de vruchten en plaatst ze in het daarvoor bestemde bakje. Rubion kan bovendien de oogst van de daaropvolgende week voorspellen door de gewassen te analyseren en telers te helpen hun activiteiten efficiënter te plannen.
Wat de implementatie van deze robot ook zeer waardevol maakt is dat de teler niet langer afhankelijk is van (seizoens)arbeiders. De aardbeien worden nu alleen geplukt wanneer ze rijp zijn en niet wanneer er werknemers beschikbaar zijn. De agrarische sector kampt al jaren met een tekort aan arbeidskrachten, waardoor bedrijven niet meer zo snel kunnen groeien als voorheen. Robots worden nu gezien als een potentiële oplossing die tot verbeteringen kunnen leiden in de kwantiteit en kwaliteit van eindproducten. Tom Coen, de CEO van de Octinion Technology Group, zegt dat consumenten het verschil zeker zullen merken “omdat aardbeien verser zullen zijn en minder beurse plekken zullen hebben”. Hij is ervan overtuigd dat de markt Rubion zal omarmen, vooral omdat de robot is ontwikkeld in nauwe samenwerking met telers en testcentra in verschillende landen.
SmartCore verzamelt bodemmonsters van landbouwgrond
Het telen van gewassen op uitgestrekte akkers vormt unieke uitdagingen. Boeren moeten grondmonsters analyseren om de hoeveelheid voedingsstoffen te bepalen die in specifieke delen van de akkers nodig zijn. Het gebruik van de optimale hoeveelheid voedingsstoffen kan de opbrengst verhogen, de kosten verlagen en oppervlakte- en grondwatervervuiling voorkomen. Het teveel of te weinig toedienen van chemicaliën kan een verwoestend effect hebben op de gewasopbrengst. Het nemen van grondmonsters is dan ook van groot belang. Boeren doen dit echter nog steeds handmatig, wat verre van efficiënt is en niet altijd even nauwkeurige resultaten oplevert.
Troy Fiechter en Drew Schumacher, afgestudeerden van Purdue University, hebben hier een betere oplossing voor bedacht. Het duo ontwikkelde SmartCore, een robot die zelfstandig door akkers navigeert en op specifieke locaties bodemmonsters neemt. De machine wordt geleid door obstakeldetectie-algoritmen en GPS om elk jaar op dezelfde plek monsters te nemen, zodat boeren de ontwikkeling van hun grond kunnen monitoren. Zodra het bodemmonster is genomen, transporteert SmartCore het naar de rand van de akker voor verzending naar een laboratorium. Schumacher vertelt dat “als je niet in elk van de vier seizoenen steeds dezelfde locatie onderzoekt en de resultaten vergelijkt krijg je teveel variabelen”. Een ander voordeel van deze robot is dat het een zelfreinigende hydraulische vijzel gebruikt die een exacte diepte bereikt en zorgt voor monsters die een nauwkeurig beeld geven van de grondsamenstelling.
Fendt’s robotzwermen planten zaden
Het Duitse landbouwbedrijf Fendt en de Ulm University of Applied Sciences hebben samen de Fendt Xaver zaairobot ontwikkeld. Dankzij financiering van de Europese Unie kon het duo technologie ontwikkelen waarmee boeren een zwerm kleine robots in een veld kunnen inzetten om diverse zaaitaken uit te voeren. Het robotsysteem bestaat uit verschillende delen. De logistieke unit in een hightech trailer is verantwoordelijk voor het opladen van de accu, zaadlevering en het via de cloud besturen van de kleine, vierwielige robots. Met gebruik van een tablet kunnen de boeren de taken van de robots inplannen en de zaaidata monitoren.
De machines worden bestuurd en geoptimaliseerd door het OptiVisor-algoritme en maken bovendien gebruik van satellietnavigatie om hun exacte positie door te geven, zodat de operators de zaaiactiviteiten kunnen optimaliseren. Het lichte gewicht en de onderhoudsarme motor maakt dat deze veldrobots zeer energiezuinig zijn. Bovendien kan de accu op diverse manieren opgeladen worden, via het elektriciteitsnet, door middel van biogasinstallaties, met windenergie of brandstofcellen. Fendt, een bedrijf dat ook tractoren, combines, persen en hakselaarstractors produceert, hoopt dat zijn nieuwste technologische oplossingen de agrarische sector helpen een grote sprong voorwaarts te maken.
Onkruid wieden op grote open velden doet Dino met gemak
Net als Tertill produceert het Franse robotbedrijf Naïo Technologies ook onkruidrobots, maar dan voor gebruik op grote open velden. De autonome robot Dino voert bijvoorbeeld schoffel- en andere onkruidwerkzaamheden uit en voorkomt dat onkruid water en voedingsstoffen gebruikt die nodig zijn voor de akkergewassen. De vierwielige robot weegt 800 kilo en is uitgerust met een computervisiesysteem dat rijen gewassen detecteert en zijn mechanische onderdelen voortdurend aanpast om uiterst nauwkeurig te werk te kunnen gaan. Volgens Naïo is Dino zeer effectief in het wieden van onkruid, zowel in verhoogde groentebedden als tussen rijen gewassen, zoals sla, wortelen en uien.
Dankzij het GPS-systeem aan boord van de robot kan Dino zelfstandig een bepaald traject volgen en voert het vooraf gedefinieerde wekelijkse taken nauwkeurig uit. Dit bespaart boeren enorm veel tijd en geld waardoor ze meer energie kunnen steken in gecompliceerdere landbouwtaken. Dino is bovendien een milieuvriendelijk hulpmiddel. De machine wordt namelijk aangedreven door elektriciteit en past alleen minimale hoeveelheden chemische onkruidverdelgers toe. De krachtige accu zorgt ervoor dat hij acht uur lang zijn werk kan doen, wat vooral bij implementatie op grote akkers van belang is.
De robots van Agerris kunnen zelfs vee hoeden
De Australische roboticastartup Agerris heeft $4,6 miljoen opgehaald om de functies van zijn SwagBot landbouwrobot verder te ontwikkelen. De belangrijkste verbetering is de toepassing van KI-software om de machine aan te sturen in plaats van het vorige, op afstand bestuurde systeem. De robot identificeert en wiedt niet alleen onkruid maar kan ook de ontwikkeling van gewassen monitoren. SwagBot zou in de toekomst zelfs boerderijhonden kunnen vervangen en taken als het hoeden van vee overnemen. De SwagBot komt in 2020 op de markt.
Het bedrijf is ook bezig met de ontwikkeling van een tweede robot, Digital Farmhand, die verschillende taken zal automatiseren, waaronder opbrengstenraming, besproeien van gewassen en onkruidverwijdering. De machine zal worden ontworpen om specifiek te voldoen aan de behoeften van kleinere boerderijen, en Agerris is van plan het systeem prijsconcurrerend genoeg te maken voor de markten van ontwikkelingslanden. De commerciële release is gepland in 2020 in Australië, gevolgd door wereldwijde expansie. Maar voordat dat gebeurt, moeten de ingenieurs nog veel testen en ontwikkelen.
Mamut zwerft over akkers om ziekten op te sporen
Cambridge Consultants, een dochteronderneming van de Franse engineeringgigant Altran, voert ook een reeks pilots uit. Het hightechbedrijf ontwikkelt een door KI aangedreven autonome robot genaamd Mamut die landschappen in kaart brengt en navigeert met behulp van een stereocamera, een KI-systeem, lidar en een kompas. Het apparaat is uitgerust met inspectiesensoren en zes 360-gradencamera’s, waaronder een multispectrale beeldcamera. Mamut manoeuvreert over akkerlandschappen om visuele gegevens te verzamelen en kaarten te creëren, waardoor boeren gewasziekten kunnen opsporen, schattingen kunnen maken over hun gewasopbrengsten en de optimale oogsttijd kunnen bepalen. In tegenstelling tot drones beweegt de robot zich niet boven maar onder de vegetatiekap voort, waardoor het veel gedetailleerdere gegevens kan verzamelen.
Het monitoren van gewassen is een complexe taak en Cambridge Consultants is nog steeds bezig met het trainen van de kunstmatige intelligentie van het systeem. De robot doet er acht uur over om ongeveer 24 kilometer af te leggen en de ingenieurs gebruiken deze periode om verschillende functies van het systeem te testen, zoals routeplanning, het volgen van de route en het vermijden van botsingen. Telers van hoogwaardige gewassen hebben inmiddels al veel interesse getoond, maar het bedrijf hoopt dat het product een bredere markt zal bereiken en wil dat doen door middel van het commerciële Robotics-as-a-Service-model. Op deze wijze kunnen boeren voor een bepaald bedrag naar behoefte gebruikmaken van (bepaalde diensten van) de robot, maar de machine blijft eigendom van Cambridge Consultants.
FarmWise helpt boeren onkruid zonder chemicaliën te bestrijden
Net als robotbedrijf Naïo Technologies ontwikkelt de startup FarmWise onkruidrobots, maar dan voor de Amerikaanse markt. Het in San Francisco gevestigde bedrijf produceert autonome robots die gebruikmaken van door KI-bestuurde mechanische onderdelen om onkruid te verwijderen. De deep learning algoritmen zorgen ervoor dat de machine zijn groene doelwitten vindt en voorkomen dat de geteelde gewassen beschadigd worden. “De robots kunnen op verschillende soorten terrein werken en zich tussen gewassen als sla, wortelen, broccoli, etc. voortbewegen, iets dat sinds de uitvinding van de tractor in de eerste helft van de 20e eeuw nog nooit vertoond is”, zegt Dennis Donohue, de directeur van het Western Growers Center for Innovation and Technology.
De machines van FarmWise werken zonder gebruik van onkruidverdelgers. Op deze manier kunnen boeren die gebruikmaken van de robots voldoen aan de verwachtingen van de consument en de bodemintegriteit beschermen. De robots zijn ook de ideale oplossing voor de problematiek rond het tekort aan arbeidskrachten. Zeven van de tien boeren in Californië kunnen namelijk niet genoeg seizoensarbeiders vinden. En omdat machines hun werk goedkoper doen dan menselijke arbeiders, kunnen producenten meer geld verdienen en verder investeren in hun bedrijf. Het is dus geen wonder dat FarmWise een enorme groei doormaakt. Het bedrijf heeft plannen aangekondigd om nog geavanceerdere robots te ontwikkelen en met een grote autofabrikant in Detroit te gaan samenwerken om het productieproces te versnellen.
De scan & spray-technologie van ecoRobotix
De Zwitserse startup ecoRobotix benadert onkruid verwijderen op een hele andere manier door een autonome robot te ontwikkelen die gebruikmaakt van scan & spray-technologie. De KI-software van het systeem analyseert een live camerafeed en zodra het systeem onkruid detecteert, sproeit het een zeer kleine dosis pesticide op de doellocatie. De machine controleert 3 hectare land per dag, het hele proces is volledig geautomatiseerd en in vergelijking met traditionele methoden gebruikt dit systeem 20 keer minder pesticiden. Het bovenste gedeelte van de robot is bedekt met 2 meter brede fotovoltaïsche zonnepanelen die zorgen voor een constante energievoorziening.
Tijdens een financieringsronde in 2018 wist ecoRobotix $11 miljoen van verschillende investeerders binnen te halen, waaronder het landbouwfonds CapAgro en de Duitse chemiereus BASF. De onderzoeks- en ontwikkelingsfase is nu afgerond en Aurélien G. Demaurex, de CEO en medeoprichter van ecoRobotix, zegt dat zijn bedrijf “een tweede fase ingaat, namelijk uitgroeien tot een internationaal commercieel bedrijf”. Nu Demaurex met zijn bedrijf verschillende succesvolle pilotprojecten in Zwitserland en andere Europese landen heeft voltooid is hij uitstekend gepositioneerd voor het werven van nieuwe klanten.
Fysieke arbeid kunnen we binnenkort aan Thorvald overlaten
Een groep wetenschappers van de University of Lincoln and the Norwegian University of Life Sciences hebben hun krachten gebundeld voor een wel zeer ambitieus roboticaproject. Hun doel is om een autonome robot te ontwikkelen, Thorvald, voor het uitvoeren van allerlei verschillende landbouwtaken en menselijke arbeiders langzaam maar zeker te vervangen. Het project wordt uitgevoerd via de startup Saga Robotics en gefinancierd door een niet bij naam genoemd Brits levensmiddelenbedrijf dat zich zorgen maakt over de groeiende kloof in de beroepsbevolking wanneer het VK de Europese Unie verlaat. “Ze zijn nogal wanhopig omdat ze niet weten hoe de situatie er over twee of drie jaar uitziet”, vertelt robotica-professor Pål Johan.
De robot moet gemakkelijk over oneffen terrein kunnen manoeuvreren en door velden kunnen navigeren zonder de gewassen aan te raken. Het is ook de bedoeling dat het apparaat ladingen gaat vervoeren om landarbeiders uren zwaar werk te besparen. En dankzij de geavanceerde ingebouwde sensoren, zal Thorvald uiteindelijk de conditie van gewassen kunnen monitoren, ongewenste planten kunnen verwijderen en UV-licht kunnen gebruiken om de verspreiding van schimmels te voorkomen. Over tien tot twintig jaar zal Thorvald aardbeien net zo snel kunnen plukken als mensen. Maar tot het zover is moeten de wetenschappers de robot eerst volledig autonoom maken en zijn slimme algoritme verder verbeteren.
Is het tijdperk van de robotboeren aangebroken?
De agrarische sector is een zeer arbeidsintensieve bedrijfstak die afhankelijk is van menselijke arbeiders en chemicaliën. En nu landbouwproducenten in toenemende mate worstelen met een tekort aan arbeiders en consumenten die steeds vaker pesticidenvrij voedsel eisen, gaan steeds meer boeren over op het implementeren van autonome robotsystemen. KI-aangedreven apparaten worden in veel landen steeds vaker ingezet en techbedrijven bedenken en ontwikkelen steeds geavanceerdere technologieën. Het ziet ernaar uit dat het tijdperk van de robotboeren is aangebroken.
