Young Engineers Program

Autonome veldrobot

Aan de ETH Zürich is er een robot ontwikkeld om het onkruid dat tussen gewassen groeit mechanisch te vernietigen. “Rowesys” wordt eenvoudig gestart via een afstandsbediening en maakt herbiciden overbodig.

Diversiteit van bedreigde soorten. Overbelaste ecosystemen. Te veel pesticiden in het grondwater en in de lucht. De wereld heeft een duurzamere landbouw nodig. Deze transformatie is mogelijk. Het bewijs is het groeiende aantal innovatieve aanpakken en methoden zoals het Robotic Weeding System, oftewel Rowesys, ontwikkeld aan de ETH Zürich. Dit project toont aan dat je ook zonder gebruik van chemicaliën, die onkruid, schimmels en ongedierte verdelgen, winst kunt maken De prototypen van Rowesys zijn met name geschikt voor gebruik in suikerbietvelden, waar veel onkruid moet worden verwijderd. Terwijl andere oplossingen zich alleen richten op het reduceren van pesticiden, bijvoorbeeld door betere sproeimethoden, zijn herbiciden bij de ETH-robot volledig overbodig. Hij trekt onkruid tussen de rijen planten uit de grond, keert aan het einde van de rij om, en gaat verder met de volgende rij. Zelfs modder of grote stenen op zijn pad zijn geen probleem voor de autonome robot. Pascal Lieberherr, initiator van het project en masterstudent in Robotica, Systemen, & Besturing aan de ETH Zürich, maakte kennis met de knelpunten in de voedselketen tijdens zijn stage in de voedselverwerkingsindustrie. Momenteel is hij vooral geïnteresseerd in een van de kernvragen: hoe kunnen we de mensheid voeden zonder de natuur op onze planeet te belasten?

Efficiënte cultivatie

Het team, dat bestaat uit studenten werktuigbouwkunde en elektrotechniek aan de ETH Zürich en studenten industrieel design van de Universiteit voor Toegepaste Wetenschappen en Kunsten Noordwest-Zwitserland (FHNW), ontwikkelde een robuust voortbewegingsconcept. Het voertuig wordt aangedreven door vier naafmotoren van een elektrische step, die een compacte transmissie hebben, ideaal voor de kleine afstanden tussen de gewasrijen.

Gelijkstroommotor RE 50 Elke wielas van de Rowesys kan aan beide zijden 180 graden draaien en wordt bestuurd door een aandrijfeenheid die bestaat uit een gelijkstroommotor RE 50 met een planetaire overbrenging GP 62 voor de snelheidsvertraging en een encoder. Deze motor biedt hoge efficiëntie, is energie-efficiënt en heeft veel kracht.

1/2

Meer informatie over het Rowesys-project:
rowesys.ethz.ch

Een mechanisch veerdempingssysteem zorgt ervoor dat de individueel bestuurbare wielen altijd contact houden met de grond en betrouwbaar blijven werken, zelfs als de ploegscharen ondergedompeld zijn. Dit is belangrijk, omdat het gewas door foute werking beschadigd kan raken waardoor de opbrengst wordt verlaagd. Aan de andere kant vermindert de uitgebalanceerde gewichtsverdeling de plaatselijke bodemverdichting.

Naast procesbetrouwbaarheid was gebruikersvriendelijkheid een ander aspect waaraan Pascal Lieberherr en zijn team hoge prioriteit gaven. Het resultaat is dat de Rowesys geen GPS nodig heeft en eenvoudig op afstand kan worden bestuurd. Het is de bedoeling dat een toekomstige versie van de robot zelf van de boerderij naar het veld en weer terug naar de boerderij rijdt. Twee krachtige batterijen zorgen ervoor dat de robot acht uur kan werken.

Wind, ziekte en ongedierte

Twee visuele sensoren zorgen voor de navigatie in het veld. Terwijl de frontcamera de rijen met gewassen herkent, maakt de camera die naar de grond is gericht onderscheid tussen onkruid en gewas. De software, die speciaal hiervoor werd ontwikkeld, analyseert de beelden van de frontcamera op groene bereiken en herkent zo de richting van de gewasrij. De implementatie van een intelligente software voor de analyse van het bodembeeld is gepland. Het doel is om de software ook voor andere gewassen, zoals mais, te gebruiken.

De ontwikkeling van de software bracht enkele uitdagingen met zich mee. Een daarvan was dat een sterke windvlaag de bladeren binnen seconden in nieuwe posities kon blazen. Het systeem moet dan direct de snel veranderende beelden opnieuw interpreteren en dienovereenkomstig reageren. Er wordt nog gewerkt aan de herkenning van zieke planten of door ongedierte aangetaste planten.

De enthousiaste reacties op het project, toen het in de zomer van 2020 werd gepresenteerd, hebben Pascal Lieberherr ervan overtuigd dat de ontwikkeling van de intelligente agrarische robot voortgezet wordt. In juni 2021 wordt de Agri-food Competition for Robot Evaluation (ACRE) gehouden. Dit initiatief wordt ondersteund door Horizon, het financieringsprogramma van de EU voor Onderzoek en Innovatie. Hier nemen mobiele robots voor agrarisch gebruik het tegen elkaar op, de perfecte gelegenheid voor de Rowesys om aan een internationaal publiek te laten zien wat hij kan.

Voor het ETH-team was het belangrijk dat de robot gebruikersvriendelijk was. Hij heeft geen GPS-navigatie nodig en de ontwikkelaars plannen een toekomstige versie die zelfstandig naar het veld en weer terug kan rijden.

Young Engineers Program

Met het Young Engineers Program (YEP) ondersteunt maxon innovatieve projecten met korting op producten en technisch advies.

Hier aanmelden.