Test: zo effectief bestrijden wiedrobots momenteel onkruiden
In welke mate zijn autonome veldrobots in staat om onkruiden te detecteren en aan te pakken in peen en in uien? Eerste tests tonen aan dat twee verschillende prototypen in staat zijn om gemiddeld 55,7% van de aanwezige onkruiden te bestrijden.
Om uit te vinden hoe effectief wiedrobots onkruiden in een veldgewas kunnen detecteren en bestrijden, voerde Wageningen Universiteit & Research (WUR) een aantal eerste tests uit. Dit deden zij op verzoek van de Nationale Proeftuin Precisielandbouw op de Boerderij van de Toekomst in Lelystad. Twee fabrikanten met beide een veldrobot in een vroeg prototypestadium gingen op de uitnodiging in om deel te nemen aan de tests. Dat waren het Zweedse Ekobot met hun WEAI autonome wiedrobot project en het Nederlandse Odd.Bot met hun Quirky wiedrobot. Hun reactie op de tests lees je in de twee aparte kaders.
Testopzet en protocol
Omdat beide fabrikanten zich momenteel richten op de aanpak van onkruiden in verschillende gewassen, zijn de individuele tests gedaan in een specifiek gewas naar hun keuze. Bij Ekobot betreft dat uien op bedden en bij Odd.Bot peen gezaaid op ruggen.
Tekst gaat onder foto verder
Voorafgaand aan de tests hadden beiden de gelegenheid om hun technologie uit te proberen en optimaal in te stellen. In de initiële testopzet was sprake van het gebruik van gestandaardiseerde kunststof onkruidplantjes om daarmee zo uniform mogelijke omstandigheden te creëren. Van dat idee moest echter afgeweken worden omdat de Odd.Bot Quirky gespecialiseerd en getraind is op het detecteren van specifieke onkruiden in een peengewas. Hun systeem herkende de plastic onkruiden daardoor niet.
Daarom werd voor de test gebruikgemaakt van de natuurlijke aanwezigheid en variatie van onkruiden in gemarkeerde perceelsgedeeltes. WUR-onderzoeker Kees Meesters telde daarvoor alle aanwezige onkruiden en elke andere (opslag) plant die geen cultuurgewas was. Deze onkruiden varieerden in grootte (breedte en hoogte) en in locatie. Sommige onkruiden stonden dicht op het cultuurgewas terwijl andere onkruidplanten verder weg stonden. De Ekobot WEAI probeerde zowel onkruiden tussen de rijen uien als in de uienrijen (tot op 2 cm van de plant) te verwijderen. De Odd.Bot Quirky probeerde alle onkruiden bovenop het horizontale vlak van de peenruggen te verwijderen. Elke test werd twee keer herhaald op drie verschillende perceelsgedeeltes. Beide wiedrobots hebben dus elk zes perceelsgedeeltes bezocht.
Tekst gaat onder foto verder
De effectiviteit van de onkruidbestrijding is vervolgens door WUR-ondrezoeker Kees Meesters bepaald door het aantal verwijderde onkruiden te bepalen. ‘Verwijderd’ wil in dit geval zeggen dat er geen zichtbare bovengrondse resten van de eerder getelde onkruidplantjes meer aanwezig zijn. Er is niet gegraven en er heeft ook geen beoordeling of controle na verloop van tijd plaatsgevonden. De rijsnelheden en capaciteiten van beide wiedrobots zijn met opzet niet in de testopzet en -evaluatie meegenomen.
31 tot 81% wordt verwijderd
De resultaten van de tests zijn uitgedrukt als percentage verwijderde onkruiden ten opzichte van het aantal onkruiden dat voorafgaand aan de tests is geteld. Vanwege de niet-gestandaardiseerde testopzet en omdat beide wiedrobots werkten in verschillende gewassen, zijn de resultaten helaas niet onderling te vergelijken.
Onderstaande tabel toont zowel de individuele testresultaten als de gemiddelde resultaten. Wat opvalt is dat de individuele resultaten sterkt uiteenlopen. Bij de Ekobot WEAI van 30.8% tot 64.5% verwijderde onkruiden (in uien) en bij de Odd.Bot Quirky van 33,3% tot 81,4% verwijderde onkruiden (in peen). De gemiddelde resultaten zijn respectievelijk 47,1% voor Ekobot en 64,2% voor Odd.Bot. “Statistisch gezien zijn er geen significante verschillen tussen de resultaten van beide robots. Ook beschadigde geen van beide de cultuurplanten en dat is positief. Het viel mij op dat beide robots moeite hadden met het detecteren van een specifieke mij nog onbekende onkruidsoort maar ik kan niet verklaren waarom dat het geval was”, zegt onderzoeker Kees Meesters.
Een algemene conclusie luidt dat de robots in staat zijn om gemiddeld 55,7% van de aanwezige onkruiden te detecteren en te bestrijden in één werkgang/poging.
Vervolgopzet
Kees Meesters kijkt als volgt terug op de tests: “Een belangrijk aspect was dat we af moesten wijken van onze initiële testopzet omdat gestandaardiseerde kunststof onkruidplantjes vanwege de geavanceerde onkruiddetectiealgoritmes niet geschikt waren voor de tests. Tijdens de tests had ik de indruk dat de grootte van de natuurlijk aanwezige onkruidplantjes invloed had op de detectie ervan. Voor de toekomst zou ik daarom graag controle hebben over het type, het aantal en de grootte van de onkruidplantjes. Misschien kunnen we deze op verschillende momenten zaaien. Een tweede wens is om de tests uit te gaan voeren op verschillende grondsoorten. In dit geval zijn de tests gedaan op lichte kleigrond in Lelystad.”
Mooie kans om een gestandaardiseerde testopzet te ontwikkelen
WUR-onderzoeker Kees Meesters geeft aan dat dit experiment een mooie kans was om een gestandaardiseerde methode te ontwikkelen voor het testen en vergelijken van wiedrobots. “Ons eerste idee om met gestandaardiseerde kunststof onkruidplantjes te werken was in theorie prima, maar in de praktijk onbruikbaar omdat niet alle detectiealgoritmes in staat zijn daarmee om te gaan. Elk systeem bestaat uit een combinatie van zo’n algoritme en een zogenoemde actuator, vaak een bewegende arm. Het resultaat van beide is wat er uiteindelijk toe doet. Daarom zijn we overgestapt op natuurlijke aanwezige onkruiden en de mate waarin de robots deze verwijderen. Deze benadering geeft een goede eerste indicatie maar we liepen ook tegen verbetermogelijkheden aan. Zo gaan we de volgende keer meer herhalingen uitvoeren om de nu waargenomen variatie te reduceren. Daarnaast willen we kunnen bepalen hoe de robots omgaan met onkruiden in verschillende ontwikkelingsstadia. En we willen zien welke gedetecteerde onkruiden uiteindelijk succesvol zijn bestreden (zonder hergroei). Eventueel kunnen we nog gaan bepalen welke onkruidbestrijdingsmethode het effectiefst is: wiedrobots, handwieden of gangbare chemische of mechanische bestrijdingsmethoden.
Al met al was dit compacte experiment een goede start voor het ontwikkelen van een testprotocol voor het vergelijken van wiedrobots. De resultaten geven een goede en eerlijke indicatie van waartoe de robots in staat zijn in één werkgang. Het volgen van de effectiviteit van meerdere werkgangen, bijvoorbeeld vier, zou uiteindelijk het beste zijn. We hopen dan ook dat we robots op regelmatige basis kunnen testen en vergelijken om zo te zien hoe ze zich doorontwikkelen en hoe ze presteren in verschillende gewassen en omstandigheden.”
Ekobot WEAI
De Ekobot WEAI gebruikt zeven RGB-D camera’s die naast kleur ook diepte kunnen zien om onkruiden mechanisch te bestrijden in uien. De zeven camera’s sturen acht vingers aan die onkruiden met een scheppende beweging moeten verwijderen. De vingers wieden zowel tussen de rijen als in de rijen tot op (momenteel) 2 cm van de uien. Hierna controleert een achtste RGB-D camera het werk.
Het elektrisch aangedreven platform kan tot zes uur werken op twee opgeladen accu’s. Eén Ekobot moet tien hectare bij kunnen houden. Navigatie gaat op basis van bestaande AB- en werklijnen en het voertuig kan autonoom draaien op de kopakker. De eerste serie omvat vijf robots en voor 2023 staan er twintig gepland. Beschikbaar ‘as a service’ voor € 3.000/ha/jaar en met Thorvald platform te koop vanaf €90.000.
Reactie Ekobot
Wij zijn over het algemeen erg tevreden over ons resultaat, maar we zijn er tegelijkertijd niet voldoende in geslaagd om ons systeem aan te passen aan de omstandigheden ter plaatse. De robot die tijdens de tests gebruikt is, werd daarvoor getest in het zuiden van Nederland op erg zandige bodems. Daarom was onze robot geoptimaliseerd voor die omstandigheden aangaande onkruidsoorten, bodemsoort, rij-afstanden, et cetera. We zien tijdens onze eigen tests dan ook betere resultaten gedurende een heel groeiseizoen. Dit najaar kunnen we daarover meer vertellen. Achteraf gezien hadden we ons systeem beter aan moeten passen aan de omstandigheden in Lelystad.
De Ekobot WEAI. – Foto: Koos Groenewold
Odd.Bot Quirky
Het onderscheidende onderdeel van de Odd.Bot Quirky wiedrobot is de delta-robotarm van koolstofvezel met aan het eind een grijper. Deze grijper laatste kan onkruid terugduwen, met een draaibeweging uit de grond trekken, knippen of scheppen. De verschillende handelingen kan de grijper door elkaar heen uitvoeren afhankelijk van wat de beste oplossingen is voor het betreffende onkruidplantje in de gewasrij tot maximaal 10 cm verwijderd daarvan.
De robotarm van het prototype hangt aan een eenvoudig geconstrueerd karretje op drie wielen dat circa 450 kilo weegt. Het voorwiel wordt elektrisch aangedreven en is tevens het stuurwiel. Het sturen op de wendakker gaat nog met de hand. Marktintroductie tegen een tarief per hectare is gepland voor 2024 en dan moet de veldrobot ook volledig autonoom werken.
Reactie Odd.Bot
Wij zijn best tevreden met onze resultaten. Temeer omdat de omstandigheden best uitdagend waren. De peenplantjes waren in een vroeg gewasstadium en daardoor was het moeilijk om het verschil te zien tussen de peenplantjes en bepaalde onkruiden zoals gras. Onze eigen tests die we in samenwerking met WUR doen, lijken er inderdaad op te wijzen dat onze onkruidverwijdering in meer gebruikelijke omstandigheden nog effectiever is.
De Odd.Bot Quirky.
Door op “Plaats reactie” te klikken ga ik akkoord met
de gebruikersvoorwaarden en de Privacy Policy.