211service.com
Robotbonde
Forskare i Danmark utvecklar en jordbruksrobot för att identifiera och eliminera ogräs. Även om detta kan verka som en relativt enkel uppgift, kräver det faktiskt en hel del maskinintelligens för att plocka ut ogräset bland grödorna. Roboten är fortfarande i ett tidigt skede av utvecklingen, men forskarna hoppas att den i slutändan ska leda till en minskning av mängden ogräsmedel som används av bönder och därför sänka kostnaderna.
Robotisk ogräshackare: Ogräsrensning kan vara relativt lätt för människor, men det innebär en intressant uppsättning utmaningar för robotister. Även att navigera i rader av grödor kan vara knepigt för en robot. Forskare hoppas kunna utrusta Hortibot (ovan) med ett system för att identifiera växter baserat på bladmönster så att den selektivt kan spraya ogräset med herbicid.
Kallas Hortibot, den semi-autonoma roboten är en navigeringsplattform designad för att ha olika jordbruksverktyg monterade på den för att antingen mekaniskt ta bort ogräs eller precisionsspruta dem med herbicid. Det ursprungliga syftet var att bygga en robot som var enkel att använda och som kunde manövreras av en okvalificerad arbetare, säger Rasmus Jørgensen , en lantbruksforskare vid Institutet för jordbruksteknik vid Aarhus Universitet, i Horsens, Danmark.
För närvarande tenderar bönder att hantera ogräs genom att antingen bespruta hela fält eller genom att använda manuella arbetare för att fysiskt ta bort ogräs för hand. Men dessa tillvägagångssätt har sina problem, säger Jørgensen.
Även om arbetskraft kan vara billig, kan kostnaderna för att utbilda arbetare stiga. Den höga omsättningen av lågutbildade arbetare inom jordbruket gör att bönder ofta måste betala för att utbilda så mycket som en tredjedel av sin arbetskraft varje år.
Multimedia
Se Hortibot i aktion.
Urskillningslös besprutning av herbicider har en miljöpåverkan, är slösaktigt och ökar kostnaderna för jordbruket. Och herbicider sprutas normalt med tunga fordon som traktorer, vilket i sin tur orsakar packning av jorden. Om jorden är för kompakt kan inte rötterna penetrera den och vatten kan inte tränga igenom, säger Jørgensen. En enda traktor och dess last kan väga tillräckligt för att packa marken med så mycket som en halv meter, säger han.
Syftet med Hortibot är att ta itu med dessa problem genom att göra det möjligt för en lätt robot att utföra samma uppgifter under överinseende av en enskild arbetare med lite utbildning. Med en vikt på bara 245 kg – ungefär en fyrtiodel så mycket som en traktor – är roboten baserad på ett modifierat ramverk av en kommersiellt tillgänglig fjärrstyrd släntklippare som kallas en Spindel .
Den fyrhjuliga Hortiboten är en meter hög och ungefär en och en halv meter bred och lång och är utrustad med en nedåtriktad kamera. Detta gör att roboten kan navigera autonomt mellan flera rader av grödor utan att skada dem och utan att använda någon global positioneringsteknik. Vissa jordbruksmaskiner använder nu GPS, men det kan vara opålitligt eftersom det beror på kartornas upplösning och noggrannhet, säger Jørgensen.
Genom att använda ett synbaserat tillvägagångssätt säkerställs att roboten täcker fältet mer exakt och vänder sig när den når kanten av ett fält för att fortsätta slingra sig över hela tomten. Den mänskliga operatören är där för att guida den till fältet och stoppa den om hinder dyker upp. Med mindre än en timmes träning och med en enkel kontrollsticka kan vem som helst använda den, säger Jørgensen.
Vid ett nyligen genomfört Field Robot Event, som hölls i Wageningen, i Nederländerna, kunde Hortibot följa fåror och självständigt svänga i rätt riktning när den nådde kanten av grödor. Medan några av de andra robotarna kunde följa grödor, kunde de inte vända. Vi har visat att [Hortibot] är lätt att arbeta och kan göra svängar utan mycket planering, säger Jørgensen.
Hortibot-teamet planerar nu att utrusta roboten med modulära verktyg för precisionssprutning och mekanisk ogräsborttagning. Syftet här är att först identifiera ogräset och sedan antingen spraya dem individuellt utan att träffa grödorna eller ta bort dem utan att skada närliggande grödor.
Under de senaste åren har det funnits ett ökande intresse för användningen av mekaniska radrensare på grund av oro över miljöförstöring och en växande efterfrågan på ekologiskt producerad mat, säger Athanasios Dedousis, lantbruksingenjör som har utvecklat ett sådant system på Cranfield University , i Storbritannien.
Men att få allt att fungera kommer sannolikt att bli en stor utmaning, säger Chris Melhuish , direktör för Bristol Robotics Laboratory , i Storbritannien. Att få en maskin att göra det är oerhört svårt, säger han.
Jørgensen håller med. Det har gjorts mycket forskning med hjälp av hyperspektral analys för att försöka identifiera unika signaturer för olika växter baserat på frekvenserna av ljus de absorberar, säger han, men det visar sig att deras absorption beror väldigt mycket på växtens näringsmässiga hälsa.
Så Jørgensens labb tar ett annat tillvägagångssätt. Vi använder formanalys, säger han. Genom att analysera bladens närhet, orientering och position i förhållande till varandra är det möjligt att skilja ogräs från växtväxter. Svårigheter uppstår när löven från olika växter överlappar eller skymmer varandra, men Jørgensen tror att det är ett tillvägagångssätt som så småningom kommer att visa sig mer tillförlitligt än spektralanalys.
På samma sätt är det mekaniska avlägsnandet av växter långt ifrån okomplicerat, säger Dedousis. Grödraderna är inte alltid raka och plantorna är inte lika fördelade. Och eftersom vissa områden kan ha höga nivåer av ogräsangrepp måste mekanismerna för att ta bort ogräset vara exakta ner till cirka 50 millimeter, säger Dedousis.
Men den betydande utmaningen kommer sannolikt att komma till ekonomin, säger Melhuish. För närvarande finns det inget sätt att [roboten] skulle vara kostnadseffektiv, säger han. Den uppskattade kostnaden för Hortibot är cirka 55 000 dollar. Med migrantarbetare i både Europa och USA som är villiga att arbeta för låga löner är det svårt att se hur roboten skulle kunna konkurrera, säger han.
Hortibots kostnad kan kompenseras av dess produktivitet, säger Dedousis. Ogräsrensning är repetitivt arbete. Robotar kan göra det dygnet runt och i alla väder. För ekologiska bönder kan detta vara en riktig välsignelse. Hortibot är vägen mot framtiden, säger Dedousis. Men han förutspår att det kommer att ta några år innan det är redo för kommersiellt jordbruk.
Faktiskt säger Jørgensen att innan roboten kan kommersialiseras krävs några grundläggande omdesigner. Dessa inkluderar att öka hjulmåttet för att göra det möjligt för Hortibot att täcka fler rader av grödor med varje svep och att öka utrymmet för att göra roboten lämplig för ett brett spektrum av grödor.