Akkerbouwwerktuigen die slim genoeg zijn om autonoom feedback te geven

2025 wordt het eerste jaar van NPPL-R waarbij de ‘R’ staat voor robotisering. Een recordaantal boeren meldde zich aan om dit jaar onder meer veldrobots te testen. Maar welke slimme (akkerbouw) werktuigen zijn daarvoor beschikbaar? Werktuigen met sensoren die waarnemen wat nu het menselijk ook ziet?

De afgelopen twee jaar maakten verschillende Nederlandse akkerbouwers, bollentelers, groente- en fruittelers, loonwerkers en veehouders voor het eerst georganiseerd kennis met de (on)mogelijkheden van een onbemande autonome trekker. In 2023 was de conclusie dat zo’n trekker vooral interessant is voor grondbewerking en ook in 2024 was het vooral grondbewerking dat er onbemand mee is uitgevoerd.

Feedback en monitoring

Zodra een trekker zonder chauffeur of een autonome veldrobot een bewerking op zich neemt/overneemt, zijn er geen zintuigen meer die in de gaten houden of een werktuig of machine het werk naar behoren doet. Parameters zoals aftakastoerental, olietemperatuur, werkbreedte, hefhoogte en werkdiepte, verstopping van zaaibuizen/spuitdoppen en dergelijke zijn met bestaande sensoren prima in de gaten te houden. Dat gebeurt immers ook bij bestaande trekker-werktuigcombinaties. Ook onbalans en vibratie zijn met sensoren op te merken en te monitoren. Maar het monitoren van parameters zoals het vollopen of stropen van een cultivator en de mate van verkruimeling van een nalooprol, is bij bestaande mechanisatie mensenwerk. Mensenwerk dat bij robotisering ook overgenomen moet worden door technologie. Technologie die de bewerking monitort en feedback geeft aan de operator die vanaf een ander voertuig en/of op afstand toezicht houdt. Machinefabrikanten realiseren zich dit ook en ontwikkelen ‘slimme’ werktuigen geschikt voor autonoom werken.

Sensoriek op een Lemken Karat 10 cultivator op de SIMA in 2022. Deze stereocamera kijkt naar voren en houdt de toestand van de cultivator in de gaten. Aan de achterzijde zitten twee lasers die het geleverde werk moeten monitoren.

Aanbod nog heel beperkt

Lemken was de eerste Europese machinefabrikant die naar buiten kwam met een stereocamera en twee lasersensoren op een cultivator. Dat was op de SIMA vakbeurs in november 2022 in het kader van het Combined Powers VTE-project van Krone en Lemken. De stereocamera monitort daarbij het werktuig terwijl de lasers het geleverde werk monitoren. Lemken heeft inmiddels veldproeven gedaan met dergelijke feedback- en monitoringssensoren op onder meer de Heliodor en Rubin compacte schijveneggen en op de Solitair zaaimachine. ‘Zodra sprake is van stofvorming krijg je met visuele camera’s een uitdaging’, zegt Lars Heier van Lemken. ‘Om die reden kijken we bij onze zoektocht naar de juiste sensoren onder meer naar het gebruik van LiDAR en radar. Daarbij heeft het opmerken en herkennen van (ver)storingen aan de machine de eerste prioriteit. Die willen we het liefst kunnen detecteren voordat ze optreden. Daarna gaan we aan de slag met het monitoren van de kwaliteit van het werk.’ Heier geeft aan dat het bedrijf samen met het Nederlandse Track32 (waar Lemken een minderheidsaandeel in heeft) een op kunstmatige intelligentie gebaseerd systeem ontwikkelt voor monitoring van machines en werktuigen. ‘Denk daarbij aan het monitoren van de slijtage van cultivatortanden en of zich grond en/of gewasresten ophopen. Dat zal een systeem worden à la ons iQblue-connect systeem en zal ook op te bouwen zijn op bestaande machines. We zitten nu bijna in het prototype stadium en verwachten er over drie à vier jaar de markt mee op te kunnen.’

Op deze Amazone Cenio 3000 AutoTill cultivator houden sensoren in de gaten of deze strippen omhoog bewegen hetgeen een signaal kan zijn dat de cultivator volloopt.

Auto Till

Op de Agritechnica van november 2023, toonde Amazone haar AutoTill technologie. AutoTill kan in eerste instantie de functionaliteit van een stoppelcultivator zoals de Amazone Cenio via Isobus monitoren en de bestuurder waarschuwen. De volgende stap, aldus de fabrikant, is dat het systeem in staat is om zelfstandig te reageren als zich een probleem voordoet. Stap drie is onbemand autonoom cultivateren. AutoTill sensoren monitoren daartoe op de cultivator de overbelastingsbeveiliging, werkdiepte, ophoping onder het frame, beitelverlies en het toerental van de nalooprol. Stefan Kiefer van Amazone geeft aan dat de fabrikant zich wat slimme werktuigen betreft momenteel vooral bezighoudt met grondbewerkingsmachines maar ook kijkt naar toepassingen op schoffel- en zaaimachines. ‘Wij gebruiken daarbij vooral eenvoudige robuuste sensoren zoals hoekmeters en inductieve sensoren en voor sommige toepassingen ontwikkelen we eigen sensoren. Maar we kijken ook naar mogelijkheden van reeds in gebruik zijnde sensoren op Isobus machines. Een aantal machines wordt getest op testbedrijven en we zijn nu nog niet zover om ze te verkopen.’

Andere sensoren monitoren overbelastingsbeveiliging, werkdiepte, beitelverlies en het toerental van de nalooprol. Amazone gebruikt hiervoor vooral eenvoudige sensoren zoals hoekmeters en inductieve sensoren.

Kuhn Karl met slimme kopeg

De Karl veldrobot van Kuhn debuteerde eveneens op de Agritechnica met erachter een elektrisch aangedreven HR 2520 rotorkopeg. ‘Die rotorkopeg is een prototype’, zegt Baptiste Kieffer van Kuhn. ‘We monitoren de rotatiesnelheid van de rotoren en de vermogensbehoefte om eventuele blokkades te voorkomen. Er zit ook een sensor op die vollopen van de rotoren moet voorkomen. Een volgende stap die we overwegen is het toevoegen van een LiDAR sensor voor het real-time monitoren van de werkkwaliteit. We zijn gestart met de ontwikkeling van deze slimme rotorkopeg maar ons doel is om meer machines slim en zodoende gereed te maken voor autonoom werken. Met name grondbewerkingsmachines. In eerste instantie in combinatie met onze veldrobot Karl maar zodra de communicatie tussen autonome voertuigen en slimme werktuigen is gestandaardiseerd, ook voor andere veldrobots en (autonome) trekker.

De Kuhn Karl veldrobot met erachter een prototype van een elektrisch aangedreven HR 2520 rotorkopeg. Kuhn wil meer grondbewerkingsmachines geschikt maken voor autonoom werken. In eerste instantie alleen in combinatie met veldrobot Karl.

Op taakkaart en op afstand uitlezen

Andere geraadpleegde fabrikanten van grondbewerkingsmachines waaronder Kverneland, Pöttinger en Väderstad bieden nog geen sensoriek voor feedback en monitoring aan. Kverneland en Väderstad benadrukken wel dat hun nieuwste grondbewerkingsmachines aan de hand van taakkaarten en gps de grond op verschillende dieptes kunnen bewerken. Het op afstand uitlezen van sensoren die bijvoorbeeld de temperatuur van de olie in een tandwielkast monitort, is iets dat verschillende fabrikanten inmiddels ook aanbieden.