Onkruidrobot draait op 5G

Loonwerker kan zwerm robots beheren

Dankzij snellere verbindingen krijgen intelligente machines straks hulp vanuit de cloud en staat de rekenkracht op afstand. In Valthermond demonstreerden Wageningen UR en KPN een robot die met hulp van 5G onkruid kan herkennen en bestrijden. Onderzoekers achten de kans groot dat cumelabedrijven straks zwermen robots beheren.

De AgroIntellirobot van Wageningen UR kan in een bietenveld aardappelplanten opsporen en deze gericht bestrijden. Via het 5G-netwerk wordt de toepassing ondersteund. Met twee kilometer per uur rijdt de AgroIntelli-robot van Wageningen UR door een perceel suikerbieten op de proefboerderij in Valthermond. Onder de machine maken camera’s opnamen van alle groene bladeren die tussen de wielen doorgaan, waarna de beelden via een 5G-verbinding pijlsnel naar een server in Den Haag gaan. Binnen 25 milliseconden heeft de machine bericht terug en zijn de beelden vertaald naar taken voor het spuitboompje achter op de machine. Onderzoekers van Wageningen UR hebben software geleerd om bietenplanten van aardappelplanten te kunnen onderscheiden, om zo gericht aardappelopslag te kunnen bestrijden. Gaan de spuitdoppen over een bietenplant, dan blijven ze dicht. Staat er een aardappelplant, dan gaat de spuitdop heel even open en krijgt die plant glyfosaat op zijn kop. Althans, dat is het idee. Vandaag is het water. Bedrijfsleider Gerard Hoekzema is enthousiast over de mogelijkheden van de veldrobot: “Een jaar of tien geleden hadden we het erover. Vijf jaar geleden zagen we de eerste concepten en nu rijdt er iets rond wat richting een praktijkrijpe toepassing gaat. Als ik vijf jaar vooruit kijk, denk ik dat heel wat opslag op deze manier zal worden bestreden.” Aardappelopslag is een groot probleem, dat nu nog veel handwerk vraagt en bovendien duur is. “Het kost een teler al gauw € 300,- tot € 400,- per hectare. Bovendien krijg je er de mensen niet meer voor.”

5G uitrollen

De demo van Wageningen UR maakt onderdeel uit van een project dat het samen met KPN en de provincie Drenthe heeft opgezet. KPN wil vanaf komend jaar in heel Nederland het 4G-netwerk vervangen door de vijfde generatie, omdat het vele malen sneller is en daardoor nieuwe toepassingen mogelijk maakt. Zo moet 5G de basis worden voor het internet der dingen, waarbij allerlei machines en apparaten worden verbonden aan het wereldwijde web. Tegelijkertijd kan het zoveel data aan dat autonome robots allerlei ingewikkelde taken moeten kunnen uitvoeren terwijl ze van plaats veranderen.

KPN heeft op verschillende plekken in Nederland de samenwerking gezocht met het bedrijfsleven om nieuwe toepassingen te testen. Zo draait er in Amsterdam een proef met intelligente straatverlichting, waarvan de felheid wordt aangepast aan de weersomstandigheden en de drukte van het verkeer. In Helmond rijdt een geblindeerde auto rond die wordt bediend door een chauffeur met virtual reality-bril. En Valthermond is dus de plek voor het agrarische Fieldlab. De zendmast met daarop in niet te missen letters ‘5G’ , pal naast de deur van het ontvangstgebouw, laat daar geen twijfels over bestaan.

Deep learning

De mast is gekoppeld aan het glasvezelnetwerk. Voor het werk van de veldrobot moet erg veel data heen en weer en dat is technisch geen enkel probleem, zo bewijst de proef. Al het rekenwerk is ruimschoots op tijd klaar voordat de spuitdoppen de plek bereiken waar de camera’s de opnamen hebben gemaakt. De bedoeling is dat de snelheid nog verder wordt opgevoerd naar vier of misschien zelfs zes kilometer per uur. De beperkingen liggen nog in de software die de bieten van de aardappelen moet onderscheiden. Helaas worden er vandaag te veel bieten geraakt. Jammer voor de onderzoekers, want er was juist veel progressie te melden in het trainen van de software. Drie maanden geleden nog werd er in 41 procent van de gevallen een biet geraakt en 66 procent aardappelen. Nog geen week geleden was dat drie procent bieten en 96 procent aardappelen. Onder de huidige omstandigheden (het is warm en het blad is aangevreten door insecten) kan de computer het onderscheid blijkbaar echter moeilijker maken. “Het herkenningsalgoritme leert nog steeds bij”, zegt onderzoeker Ard Nieuwenhuizen van Wageningen UR. “We zijn begonnen door het systeem simpelweg duizend foto’s van aardappelen te geven en duizend foto’s van suikerbieten. De software leert die te onderscheiden met dezelfde algoritmes als die Google gebruikt voor gezichtsherkenning. Nu zijn we aan het uitzoeken of de software zichzelf gedurende de tijd kan verbeteren, ofwel deep learning”, aldus Nieuwenhuizen. Ook de gebruikte spuittechniek kan volgens hem nog beter. Hangen er nu dopjes die tien centimeter breed spuiten, liever zou hij een soort ‘inkjet-printersysteem’ zien, dat heel precies een paar druppels op de aardappelplant plaatst.

Loonwerker

Volgens Nieuwenhuizen duurt het niet lang meer voordat de veldrobot zijn taak met een voldoende lage foutmarge uit taken waarvoor de robot kan worden ingezet, zoals het zoe

ken naar afwijkende planten in de teelt van pootaardappelen, maar ook zaaien of schoffelen. De intelligentie daarvoor hoeft de robot dankzij 5G niet allemaal aan boord te hebben. Die kan hij gewoon binnenhalen via het net, waardoor er altijd een up-to-date versie draait en ook andere gebruikers in principe kunnen leren van de dingen die de software bijleert. De volgende stap is het kunnen aansturen van meerdere robots tegelijk. Daar komt mogelijk ook een nieuwe rol voor de loonwerker om de hoek kijken, volgens Nieuwenhuizen. “We werken aan een dashboard waarmee je meerdere robots op afstand kunt bedienen en in de gaten kunt houden. Ik kan me voorstellen dat grote akkerbouwers zelf een robot aanschaffen, maar waarom zou een loonwerker straks niet een zwerm van die dingen aan het werk hebben? Het vraagt wel om een andere manier van naar machines kijken. De restwaarde doet er bijvoorbeeld niet meer toe. Je betaalt, laten we zeggen, anderhalve ton voor zo’n ding en na vijf jaar is hij niets meer waard, want dan is de techniek, zeker in het begin, waarschijnlijk achterhaald. Bovendien betaal je voor updates. kan voeren. Hij en zijn collega’s werken intussen aan andere

Toch is het financieren ervan prima mogelijk, weet ik uit gesprekken met banken. Het wordt tijd dat de loonwerksector daar ook over gaat nadenken.”

TEKST & FOTO’S: Egbert Jonkheer

Ard Nieuwenhuizen: “Als we straks meerdere robots tegelijk kunnen aansturen, komt daar mogelijk een rol voor de loonwerker om de hoek kijken.”

Wat is 5G?

5G is de opvolger van 4G mobiel internet. Naast een hogere snelheid heeft het een grotere bandbreedte, waardoor bij een hoge belasting de verbinding stabiel en snel blijft. Daardoor kunnen er grote aantallen machines en apparaten aan het net worden gekoppeld (internet der dingen). Dat kunnen eenvoudige toepassingen zijn, zoals temperatuursensoren of sensoren die bijvoorbeeld de prestaties van machines meten. Dergelijke signalen verlopen via de lage frequentie van het LoRanetwerk (Long Range Low Power), dat een groot bereik heeft en weinig energie vraagt. Sensoren kunnen daardoor met weinig stroom toe. Nieuw is de mogelijkheid om grote hoeveelheden data snel te versturen. Dat maakt de inzet van robots en de geautomatiseerde besturing van machines en voertuigen mogelijk. Naar verwachting kan er op het 5G-netwerk elke seconde één gigabyte aan data heen en weer gaan. Het 5G-netwerk maakt gebruik van meerdere frequenties: 700 megahertz, 3,5 gigahertz en 26 gigahertz. Hoe hoger de frequentie, hoe meer data erover kan, maar hoe minder ver het signaal komt. Eén van de problemen die in Nederland nog moet worden getackeld, is dat de frequentieband van 3,5 gigahertz wordt gebruikt door Defensie. Uiterlijk eind 2020 krijgen telecombedrijven de frequenties voor 5G-netwerken in Europa in handen en kunnen de toepassingen van start.