Det lyder som teknologi fra en science fiction-film: Selvstyrende robotter, der automatisk passer en landmands afgrøder. Men står det til forskere fra Aalborg og Københavns Universitet, varer det ikke længe, før teknologien er fakta og ikke fiktion.
»Vi er i fuld gang med at udvikle et fuldautomatisk robotsystem, der selv finder og sprøjter for ukrudt. Systemet fungerer ved hjælp af små selvstyrende helikoptere samt små markrobotter, der bevæger sig rundt blandt planterne.«
»Helikopteren tager luftfotografier, som afslører de områder på en mark, der er specielt plaget af ukrudt. Derefter kører en markrobot automatisk hen til området, hvor den identificerer de enkelte ukrudtsplanter og fjerner dem,« forklarer Karl Damkjær Hansen, ph.d. studerende, Institut for Elektroniske Systemer, Aalborg Universitet.
Robotterne skal multitaske
Forskerne bag det kommende robotsystem forestiller sig, at systemet løser mange forskellige opgaver samtidigt. Udover at fjerne ukrudt skal robotterne for eksempel måle afgrødernes vækststadie samt jordens nitrat-indhold.
Alle informationerne, robotterne indsamler, gemmes efterfølgende i et kort over marken, så landmanden kan tage velovervejede beslutninger om høsttidspunkt, sædskifte og lignende.
Karl Damkjær Hansens rolle i udviklingen af robotsystemet er, at få robotterne til at planlægge den mest effektive rute samt koordinere deres bevægelser.
»Det er en stor udfordring at få et computerprogram til automatisk at regne den optimale rute ud. Det lyder måske ikke så svært, hvis du har én robotplæneklipper. Men har man 5 helikoptere samt 10 markrobotter, og det hele skal spille sammen, bliver det hurtigt utrolig kompliceret,« fortæller Karl Damkjær Hansen.
Robotterne minder om Xbox-teknologi
\ Fakta
Udviklingen af det omfattende robotsystem startede for to år siden som en del af et projekt kaldet ASETA (Adaptive Surveying and Early treatment of crops with a Team of Autonomous vehicles).
Mens Karl Damkjær Hansen forsøger at optimere robotternes bevægelser, arbejder forskningskollegaerne med andre dele af systemet. De lærer blandt andet systemet at skelne ukrudt fra afgrøder.
»Vi er langt, når det gælder om at lære systemet at genkende ukrudt. Det fungerer lidt som et Xbox Kinect-system – vi bruger bare meget mere præcise kameraer,« siger Karl Damkjær Hansen.
Hvor Kinect-sensoren er i stand til at genkende og adskille menneskers bevægelser, kan kameraerne på robotterne genkende og adskille planter fra hinanden.
»Vi bruger to slags kameraer. Et TOF-kamera (Time-of-Flight, red.), som opfanger objekters tredimensionale form. Derigennem kan kameraet opfange formen på et blad og afgøre, om det er en sukkerroe eller en tidsel. Vi bruger også ‘almindelige’ kameraer til at analysere farverne på planterne og fastslå, om det er nytteplanter eller ej,« siger Karl Damkjær Hansen.
Robotterne skal korrigere sig selv
Robotterne kan som regel godt finde ud af at løse de forskellige opgaver inde i laboratoriet, men når de slippes løs på markerne, kommer de ofte til kort.
»Virkeligheden er kompliceret. For eksempel gør sollys og skygge det besværligt at bruge farver til at afgøre, om en plante hører til eller ej,« fortæller Karl Damkjær Hansen.
Det er en stor mundfuld at gøre hele robotsystemet fuldautomatisk, så det selv finder ud af, hvor og hvor meget det skal sprøjte. Forskerne holder dog fast i, at systemet skal kunne styre og korrigere sig selv. Vel at mærke uden at landmanden har forstand på teknologien.
\ Fakta
Et Time of Flight-kamera udsender infrarød lys og måler hvor lang tid, der går imellem, at lyset reflekteres fra et objekt, og til det vender tilbage til kameraet. Derigennem kan kameraet opfange omgivelsernes tredimensionelle form.
»Robotsystemet skal løse opgaverne selvstændigt. Det skal være sådan, at landmanden bare trykker på en knap, og så kører det hele af sig selv,« siger Karl Damkjær Hansen.
Droner indtager landbruget om få år
Indtil videre har forskerne i udviklingen af robotsystemet kun fokuseret på sukkerroer og tidsler. Planen er dog, at systemet skal være i stand til at passe alle typer afgrøder – for eksempel havre eller byg. Forskerne har med andre ord stadig meget arbejde og finpudsning forude.
»Det varer måske 10 år, før du kommer til at se komplette robotsystemer som vores,« vurderer Karl Damkjær Hansen.
Selvom robotterne måske først indtager landbruget om 10 år, vil en bestemt del af teknologien snart gøre sit indpas i moderne landbrug.
Landmænd bruger allerede luftfotos til at få viden om afgrøder og ukrudt. På nuværende tidspunkt tages billederne fra fly, hvilket både er dyrt og besværligt. Ifølge forskeren vil denne opgave om få år kunne løses af selvstyrende helikoptere eller droner, som vi kender dem fra moderne krigsførelse.
»Jeg tror, at vi allerede inden for de næste to år, ser droner svæve over markerne,« siger Karl Damkjær Hansen.
Du skal altså ikke undre dig, hvis du om et par år står og kigger ud over en mark, og en drone kommer svævende over dit hoved. Der er højst sandsynlig ikke tale om, at det amerikanske militær spionerer over den jyske hede. Det er blot en moderne landmand, der undersøger sine marker.
\ Fakta
Ukrudt har altid været en stor bekymring for landmænd. Ukrudt konkurrerer med afgrøder om sollys, vand og næringsstoffer. I globalt gennemsnit forårsager ukrudt et produktionstab på 34 procent, hvis det ikke kontrolleres.
Se billeder af robotterne i luften og på jorden i galleriet øverst i artiklen.
Her ses en af markrobotterne. Robotten vejer 140 kg og drives af batterier. Dens jobbeskrivelse går på at fjerne ukrudt og måle afgrødernes vækststadie samt jordens nitrat-indhold. (Foto: ASETA project)
En selvstyrende helikopter lige før take-off. Helikopteren kan sammenlignes med dronerne, som vi kender fra moderne krigsførelse, og vil ifølge flere forskere gøre deres indtog i landbruget inden for de næste par år.(Foto: ASETA project)
Forskerholdet afprøver to forskellige helikoptertyper. Her er det en modificeret Maxi Joker-3. Helikopteren er batteridrevet og vejer 11 kg. (Foto: ASETA project)
De to robottyper i forening. Helikopteren kan fra luften overvåge og få overblik over landmandens marker. Dermed kan den effektivt dirigere markrobotten. (Foto: ASETA project)
Karl Damkjær Hansen ved siden af en markrobot. Forskerne håber at robotten om få år vil erstatte traktoren i baggrunden. (Foto: ASETA project)
Forskerne bag ASETA-projektet. Udviklingen af robotsystemet er et samarbejde mellem Aalborg og Københavns Universitet samt NBR Nordic Beet Research, der er en forsknings- og udviklingsvirksomhed. (Foto: ASETA project)
Karl Damkjær Hansen i gang med at justere på en af markrobotterne. Under låget gemmer der sig en laptop, der fungerer som robottens ‘hjerne’. (Foto: ASETA project)
Markrobotterne er blandt andet udstyret med et meget nøjagtigt kamera ved navn SwissRanger SR4000 TOF Camera. Kameraet kan genkende formen på et blad og derigennem fastslå, om planten er en nytteplante eller ej. (Foto: ASETA project)
Sådan ser en sukkerroe ud for Time of Flight-kameraet. De gule dele af planten er tættere på kameraet end de blå. (Foto: ASETA project)
\ Robotter kan halvere brændstof- og pesticidforbrug
Det automatiske robotsystem er forskernes bud på fremtidens landbrug – det såkaldte præcisionslandbrug. Her er hovedidéen at behandle afgrøder og arealer individuelt og derigennem minimere forbruget af brændstof og sprøjtemidler.
Tanken er, at man via ny teknologi kan forene de økonomiske gevinster ved stordrift med hensyn til miljøet, uden at arbejdsbyrden bliver for tung.
Præcisionslandbrug er i mange år blevet lovprist som jordbrugets hellige gral, men de nødvendige teknologiske landvindinger er udeblevet. Udviklingen af landbrugsmaskiner har hovedsageligt fokuseret på større og hurtigere maskiner i stedet for smartere og mere præcise.
Store maskiner er en ulempe for miljøet
Det er indlysende, at de store maskiner er mere effektive. Landmanden skal køre færre gange gennem marken, fordi værktøjerne er større eller bredere.
Selvom det umiddelbart lyder mindre ressourcekrævende, er store maskiner en ulempe for miljøet.
»Store maskiner komprimerer jorden i marken. Op til 70 procent af den energi, der bruges på at pløje og harve bruges på jord, som er komprimeret af tunge maskiner. Det betyder, at lette robotter potentielt kan reducere brændstofregningen med over 50 procent,« siger Karl Damkjær Hansen.
Pesticidforbrug kan reduceres endnu kraftigere
Da robotsystemet kan skelne ukrudt fra nytteplanter, er det kun ukrudtet, der får pesticider. Dermed kan forbruget af pesticider potentielt mere end halveres.
»Forskningen viser, at sådanne systemer kan reducere pesticidforbruget væsentligt. Nogle forsøg peger på en reduktion omkring 60 procent, mens mere optimistiske vurderinger anslår, at man kan spare op til 90 procent,« siger Karl Damkjær Hansen.
Teknologien, der skal føre til præcisionslandbrug, har endnu ikke levet op til forventningerne. Men skal man tro på forskerne i ASETA-projektet, bliver robotterne den faktor, der giver gennembruddet.
