Autonoom boeren is ingewikkelder dan het lijkt

In 2020 zou het Engelse project Hands Free Hectare opschalen van 1 naar 35 hectare. Slecht weer en corona werkten tegen, maar onderzoekers benutten het jaar uitstel om tal van uitdagingen aan te pakken.De bedoeling was dat het pioniersproject Hands Free Hectare (volledig gerobotiseerd en geautomatiseerd een hectare grond bewerken, inzaaien, gewassen verzorgen en oogsten) in de zomer van 2020 zou opschalen naar 35 hectare: de Hands Free Farm. Helaas speelden ongekend nat weer en corona dit seizoen parten. Vorig seizoen, herfst 2019, overstroomden de proefpercelen door hevige regenval. In de hele regio was het inzaaien uitgesteld totdat de omstandigheden voldoende waren verbeterd om de voorjaarsgewassen te zaaien. Net toen het zover was, sloeg corona toe en kwamen de werkzaamheden opnieuw stil te liggen. “Het lijkt misschien vreemd dat je machines niet autonoom kunt laten werken vanwege een mensenvirus. Maar we hebben in de praktijk een team van drie man aan het werk: een ‘chauffeur’ die de de autonome machines (bege)leidt, en twee spotters die zorgen dat alles veilig gebeurt”, legt Clive Blacker uit. Hij is een van de initiatiefnemers van Hands Free Hectare/Farm, tevens directeur van projectdeelnemer Precision Decisions.Hoe groter en sneller de dorser, hoe onnauwkeuriger de opbrengstmetingVijf percelen met grotere oppervlakten voegen een nieuw niveau van complexiteit en uitdagingen toe aan het project, nu 1 Hands Free Hectare is uitgebreid tot 35 hectare Hands Free Farm met autonome bewerkingen. - Foto's: Hands Free Hectare Niet minder personeelInteressant genoeg voorziet Blacker dat ook in de toekomst geen sprake zal zijn van een geheel autonome operatie die het personeel op boerderijen overbodig maakt. “Op veel terreinen, met name in de Britse akkerbouw, zit het aantal arbeidskrachten al op het absolute minimum. We zullen altijd mensen nodig hebben om het systeem en de infrastructuur te beheren, om bijvoorbeeld te zorgen dat apparatuur en materialen (zaaigoed, kunstmest etc.) op het juiste moment op de juiste plaats zijn.”Dus in plaats van te kijken naar een autonome maaidorser die zich een weg baant door de gewassen, is het team dit seizoen bezig op kantoor en videovergadert om de plannen voor 2021 uit te werken. De schaalvergroting van 1 naar 35 hectare brengt nieuwe uitdagingen met zich mee. Hoe breng je machines naar het veld en weer terug naar de boerderij? “Voor bemande machines geen punt, maar voor ons betekent het ook het autonoom openen en sluiten van poorten”, schetst Blacker.Hands Free Farm besteedt het ‘verloren seizoen’ ook aan de ontwikkeling van nieuwe systemen. “Bij slimme technologie moet de machine interpreteren wat zij detecteert, om vervolgens de juiste machine-aanpassingen te maken. Uiteindelijk moeten we ook Isobus-besturing opnemen in autonome machines”, legt hij uit.Nederlands onderzoek naar autonome teeltEind vorig jaar maakte Wageningen Universiteit bekend een Nederlandse autonome boerderij te willen beginnen. Het project moet niet alleen aantonen dat het technisch kan, maar vooral boeren, onderwijs en maatschappij betrekken bij hightech voedselproductie. De invulling is nog onduidelijk. Wel ging dit jaar de Boerderij van de Toekomst van start. Dit proefbedrijf in Lelystad bekijkt vier jaar in een praktijkachtige setting een duurzaam alternatief voor de huidige akkerbouw met monocultuur, ook met hulp van autonome robots.Veiligheid topprioriteitVeiligheid is altijd al een topprioriteit, maar het ligt aanzienlijk moeilijker als je buiten de perceelsgrenzen opereert. Zo gebruikt Hands Free Farm 1,5 kilometer openbare weg. Het team organiseerde een bijeenkomst om regels en voorschriften te bespreken met overheidsinstanties, agrarische ingenieurs en andere geïnteresseerden. “Onze activiteiten voldoen aan eisen die de Britse overheid stelt aan het testen van geautomatiseerde voertuigen in de openbare ruimte. Maar dat is vooral gericht op het rijden op de weg”, legt hij uit. “Voor werken in het veld of op het erf bestaat er niets, dus we hebben gesproken over het creëren van een aantal normen, risico-inschattingen en aansturing. Want we verwachten dat deze autonomie eerder in het veld aan de orde is dan op de weg.”Slimme automatiseringTegelijkertijd onderzoeken ze hoe autonoom ook ‘slim’ kan zijn. Als je voor een automatisch gestuurde (voorgeprogrammeerde) machine stapt, zal die je overrijden; een slimme machine detecteert je aanwezigheid en stopt. Maar dan is de volgende vraag: hoe weet-ie dat het weer veilig is om door te gaan? Kan hij zichzelf herstarten? Nog een voorbeeld. Op een maaidorser ziet de chauffeur een onrijp stuk aankomen, of dat het gewas voor de invoer opstroopt. Hij zal vertragen, en als het toch verstopt raakt, achteruit gaan, de draairichting omkeren en voorzichtig herbeginnen. Blacker: “Je kunt je nauwelijks voorstellen hoeveel verschillende sensoren en mechanismen nodig zijn om die eenvoudige reeks autonoom te laten plaatsvinden. Niet alleen fysiek, maar ook de code en logica die nodig zijn om het daadwerkelijk te laten gebeuren, én te checken of dat goed gaat.”
De rupsen onder de Claas Crop Tiger 40-maaidorser helpen om de bodemverdichting te verminderen. De maaidorser werd deze zomer omgebouwd naar autonoom werken.Hands Free Farm test momenteel zijn nieuwe maaidorser. Die komt dit seizoen helaas nog niet aan actie toe op het eigen bedrijf vanwege overstromingen afgelopen herfst en corona dit voorjaar.Claas Crop Tiger 40 op rupsenAfgelopen maanden was het team druk om de ‘nieuwe’ maaidorser – een Claas Crop Tiger 40 op rupsen – autonoom te maken. De Tiger is ontworpen om rijst te oogsten. Hij is klein genoeg voor het Hands Free-project, doch volledig ‘mensbediend’. “De automatische besturing is al klaar, maar er ligt nog heel wat werk te wachten om de maaidorser autonoom te laten werken. Het gaat niet alleen om eenvoudige zaken als voor- en achteruit, maaibord heffen en zakken, en interne afstellingen”, legt Blacker uit. “Slimme aansturing zal de volgende stap zijn.”Grote landbouwmachines minder nauwkeurigIn de loop der jaren viel het de pionier op dat naarmate machines groter worden, de nauwkeurigheid afneemt. “De Claas Mega waarmee ik in 1998 aan opbrengstmeting begon, had een 4,5 meter breed maaibord. De 9 meter van een Lexion 760 anno nu verzamelt een groter zwad, én hij rijdt ook nog eens sneller. Gevolg: 60% minder opbrengstgegevens. Dit zette me aan het denken over de verfijndheid van gegevens – wat is tegenwoordig gebruikelijk? De gangbare trend is bewerkingen te variëren per ‘zone’ van één grondsoort; aanzienlijke virtuele vlakken op basis van eerdere perceelsindelingen. Echter, de hoogst mogelijke praktische nauwkeurigheid is al veel kleiner. Zeg de 50 centimeter van een enkele spuitdop op een veldspuit.” Blacker: “Dus terwijl we gewasbescherming zeer nauwkeurig kunnen uitvoeren, kunnen we het effect daarvan niet eens meten op de opbrengstkaart, omdat combines sneller en breder worden. We zaaien tarwe op ongeveer 600 zaden per vierkante meter, dus een maaibord van 10 meter oogst bij 3,6 km/uur (1 meter per seconde) 6.000 tarweplanten. Wat dan als de opbrengstmeter elke 5 meter een meting doet? Dat zijn 30.000 planten. De nauwkeurigheid daalt dus naarmate de machines breder en sneller worden.”Voor elke vierkante meter een opbrengstpuntTer vergelijking: met het 2 meter brede maaibord van de Claas Tiger en elke halve meter een meting, krijg je een kaart met voor elke vierkante meter een opbrengstpunt. Dat maakt het gemakkelijker om opbrengstverschillen te herkennen die een bredere machine zou uitmiddelen. “Met een zaaimachine van 2 meter en individuele spuitdopaansturing kun je dan elke vierkante meter zijn eigen behandeling geven.” Bijkomende voordelen van kleinere autonome mechanisatie zijn de geringere bodemverdichting (ook een speerpunt in het Hands Free-project) en het feit dat je bij een storing in één machine goeddeels kunt doorwerken. Staat een capaciteitsmonster stil, dan ligt ook de oogst stil.De Iseki van 145 cm breed trekt een 180 cm breed zaaiende Simtech. In combinatie met de 2 meter brede maaidorser met opbrengstmeting kan de Hands Free Farm op de vierkante meter plaatsspecifieke bewerkingen uitvoeren. Zulke nauwkeurigheden gaan verloren bij de brede, snel rijdende ‘reguliere’ landbouwmachines van vandaag de dag.