Download het artikel in 
ENGINEERINGNET.BE - Zo schreven we midden november op deze site. Daarop vingen we een boze reactie. De technologie zou enkel betaalbaar zijn voor de agro-industrieën en drukt de landbouwer/boer verder in de verdrukking. Dat motiveerde ons om wat meer achtergronden, technologie en uitdagingen uit te spitten.
“De extra uitrusting kost al gauw enkele tientallen procenten bovenop een al vrij grote tractor”, geeft Chris Ganseman, senior projectleider ‘Off-highway equipment’ bij Flanders Make toe. Op nauwelijks een paar jaar tijd verdubbelde de performantie van sensoren en is hun prijs gehalveerd”, zegt Ganseman wiens project drie jaar geleden van start ging. “Naast de generieke ontwikkelingen komen er ook disruptieve veranderingen aan. Zodra men sensoren in het silicium kan steken, mag men snel zeer significante prijsdalingen verwachten. Met een factor 10 à 20.”
Niet alleen de prijs van sensoren maar ook die van de rekeneenheden evolueert. “We gebruiken hier dezelfde soort chips die in automotive komen.” Dat heeft niet alleen met het prijsaspect te maken maar ook met de strenge kwaliteitscontroles met het oog op functionele veiligheid. “Ze moeten bestand zijn tegen trillingen, temperaturen …”
Ook daar verwacht Ganseman prijsdalingen met een factor 5 à 10. Vanaf wanneer wordt zo’n autonome tractor dan een echt commercieel product? De landbouwer moet het immers allemaal betaald krijgen. “Het is duidelijk dat dit soort innovaties eerst zal opgenomen worden door technologische voorlopers en pas later door klanten die een puur economische afweging maken.”
Pak automatisering
Net zoals bij auto’s krijgt de autonome tractor een pak automatisering mee. “Vandaag kunnen sommige trekkers al een voorgenomen traject afrijden bij een vaste snelheid. De landbouwer houdt het proces in het oog en kan bijsturen. Vergelijk het met cruise control. Heuse auto-pilots zullen wellicht eerst op grote, weinig complexe velden aan de slag gaan. De kostprijs van de autonome tractor zal trapsgewijs stijgen met de toegevoegde functies.
Wanneer, na verloop van tijd, die functies standaard geïntegreerd worden, zal niemand nog bereid zijn om daarvoor extra te betalen. Net zoals cruise control vandaag standaard is in auto’s.” Het gaat er niet enkel om hoe snel je een veld afrijdt. Een landbouwmachine moet ook veilig zijn, kwaliteit leveren en de opbrengst optimaliseren. “Hoe je het gewas behandelt, is deel van de automatisering. Dat betekent dat sommige sensoren gedupliceerd worden, dat er redundantie ingebouwd wordt om single points of failure te voorkomen. Er is dus heel veel sensoriek nodig voor een veilig autonoom toestel.”
Ecosysteem technologieën
Het vergt uiteindelijk een ecosysteem van technologieën. Zo kan een en ander aangevuld worden met off-site monitoring van handelingen en processing. Denk aan vaste of mobiele camerasystemen. “Samenwerking tussen verschillende voertuigen, met onderlinge afstemming in real-time.” Denk aan platooning van maaidorsers. Maar ook het achter of naast elkaar rijden van een maaidorser en tractor met aanhangwagen waarin het graan uit de graantank wordt overgeheveld. Wanneer een tractor balen aanmaakt in het veld kan die telkens de positie van zo’n baal opslaan en doorsturen, zodat een volgwagen die autonoom kan oppikken. Allerhande samenwerkingsvormen zijn mogelijk.”
Traject uitstippelen
Het gaat niet enkel om de positionering. Er moet ook een traject afgelegd worden. Dat kan van positie tot positie, met GPS-RTK (Real-time kinematic) netwerken. Of er worden bakens uitgezet, wanneer de lokale ontvangst van GPS of RTK onvoldoende is. “Er dient op de lokale situatie gereageerd te worden. Tractoren die vandaag worden geprogrammeerd, reageren niet op die omgeving. Het mannetje zit nog steeds aan het stuurwiel. Onze tractor vormt een beeld van de omgeving en speelt daarop in.”
Die reactie is afhankelijk van de applicatie. Wanneer de situatie vergt dat de tractor ‘stopt’, hoeft dat niet einde verhaal te zijn. Er kan misschien omgereden worden? “Het is op het veld niet altijd mogelijk een trajectgedreven operatie te herplannen.” Misschien moet het toestel achteruit en terug naar af. In de militaire sector is men al langer aan de slag met drones en zijn er snelle ontwikkelingen in autonome toestellen/voertuigen. “Wij gaan niet richting militaire toepassingen, maar technologische ontwikkelingen sijpelen wel door naar civiele toepassingen.”
De grote uitdaging
“We zijn vertrokken van een standaardtractor, een New Holland T7 met 175pk. Een gevaarte van 6 à 7 ton. Die is er niet onmiddellijk op gebouwd om autonoom te functioneren.” Er ging dus veel werk in het toegang krijgen tot de aansturing, het stuurwiel, de frontlader … Tractoren kennen een ISO-bus, een standaardprotocol voor werktuigen die via CAN-communicatie aangesloten worden op terminals.
“Constructeurs werken aan het meer beschikbaar maken van besturingssignalen voor actuatie via deze CAN-communicatie, het zogenaamde Tractor Implement Management (TIM). De protocollen hiervoor zijn nog in ontwikkeling en niet vrij beschikbaar. De uitdaging is het openmaken van de actuatie.”
Ook de fusie van camera- en LIDAR-data, bij het in beeld brengen van de omgeving, vergt nog werk. De skills om elementaire taken uit te voeren met een type werktuig dienen beschreven/bepaald en geprogrammeerd te worden. Om vervolgens als modules in sequentie gezet en aan elkaar gebreid te worden om een volledige opdracht uit te voeren. “Elk verschillend werktuig veronderstelt voor elk gewas weer andere skills.”
Wie zal investeren?
Vandaag gebeurt het vaker dat ‘loonwerkers’ investeren in een maaidorser. Zullen loonwerkers morgen ook de autonome tractor of pikdorser aansturen? En dus de nodige programmatie en omgevingsdata in de machine stoppen? Of zal de boer, die zijn veld kent, dat doen? “De werktuigbouwers zullen hun kennis in expertsystemen moeten integreren”, verwacht Ganseman die uiteindelijk de constructeur als centrale speler ziet.
“Maar het is duidelijk dat er nog veel meer data, en dus ook sensoren, nodig zijn om een autonoom systeem het veld op te sturen.” Vochtigheidsmeters, bijvoorbeeld. Graan moet voldoende gerijpt en droog zijn om geoogst te worden. Wat is de beste instelling voor het specifieke gewas? Vervolgens moeten de parameters omgezet worden naar de instellingen van de werktuigen. “Nu doet de landbouwer en eventueel de contractor dat. Manueel. In de toekomst zal die kennis eerder door de constructeur aangebracht worden.”
Technologieplatform
‘Off-highway equipment’ is een 100% Flanders Make project. Er zijn technische partners. “Maar die speelden geen actieve rol in dit project”, zegt Ganseman, die aangeeft dat het de bedoeling is een technisch platform te ontwikkelen waarop Flanders Make kan voortbouwen en daarmee allerhande prototyping versnellen. Hij is er van overtuigd dat de trend eerder richting ‘autonomie’ gaat dan wel ‘tele’ of van op afstand gestuurde operaties.
“Dat is een grote stap. Er zijn wel verschillende niveaus van autonomie mogelijk.” Zo kan het best dat een autonome maaidorser in tandem met een bemande tractor werkt waarbij de operator het overladen opvolgt en lokaal kan tussenkomen via afstandsbesturing. Op dat ogenblik is er nog steeds iemand die on-site de lokale supervisie behoudt … maar al een stap in de richting naar volledige autonomie.”
door Luc De Smet
