09/05/2023
Door Ad Spijkers
Geautomatiseerde machines zorgen voor een revolutie in de landbouwproductie. Dat gaat van zelfrijdende tractoren tot robots voor onkruidbestrijding en door AI aangedreven datacollectie Hoewel deze technologische ontwikkelingen de productiviteit aanzienlijk kunnen verbeteren, roepen ze ook nieuwe vragen op over veiligheidsmaatregelen en regelgeving.
Om deze problemen aan te pakken, heeft een recente studie van de University of Illinois in Urbana de huidige academische literatuur over de veiligheid van geautomatiseerde landbouwmachines beoordeeld. Op basis van een beoordeling van meer dan zestig artikelen, identificeerden de onderzoekers drie hoofdthema's: perceptie van het milieu, risicobeoordeling en -beperking, en menselijke factoren en ergonomie.
Perceptie
Het merendeel van het onderzoek richt zich op de eerste categorie: de perceptie van de omgeving. Deze onderzoeken gaan vooral over hoe machines obstakels in de omgeving waarnemen en daarop reageren. Er is beperkt werk aan risicobeoordeling of ergonomie. Geautomatiseerde machines detecteren objecten via waarnemingssensoren. De data wordt geïnterpreteerd door machine learning algoritmen om de machines te laten stoppen, vertragen of van richting veranderen.
Er zijn drie hoofdtypen obstakels die machines moeten kunnen hanteren: positief, negatief en bewegend. Positieve obstakels zijn objecten die boven de grond verschijnen, zoals rotsen, bomen en gebouwen. Negatieve obstakels zijn obstakels die lager zijn dan het maaiveld, zoals greppels en kuilen. Bewegende of dynamische obstakels zijn obstakels die plotseling verschijnen, zoals een mens, een dier of andere bewegende machines. Deze obstakels kunnen sterk variëren, afhankelijk van het type gewas, de kenmerken van het gebied en de weersomstandigheden.
Technieken
De onderzoekers ontdekten dat de onderzoeksdocumenten een breed scala aan verschillende receptor- en sensortypen onderzochten. Hiertoe behoren 3D-laserscanners, ultrasone sensoren, teledetectie, stereo-vision, thermische camera's, camera's met hoge resolutie , en meer. Elk type heeft voordelen en beperkingen, en de meest effectieve benaderingen omvatten een combinatie van verschillende methoden. De trend in de literatuur is om meerdere soorten sensoren te gebruiken in plaats van slechts één sensor. Dit is ook de richting die de meeste bedrijven inslaan. Het is ook logisch voor landbouwmachines, gezien de zeer dynamische omgevingen waarin ze werken.
Er zijn echter nog veel vragen die beantwoord moeten worden. Zo moeten sensoren gevoelig genoeg zijn om direct te stoppen als er een mens of ander object verschijnt. Maar als de machine stopt en de boer niet aanwezig is, moet hij dan teruggaan om de sensor te controleren en de machine te resetten? Dit is vooral een uitdaging als het gaat om snel bewegende obstakels, zoals een passerende eekhoorn of vogel.
Automatische landbouwvoertuigen staan voor dezelfde uitdagingen als zelfrijdende auto's. Maar er zijn ook opvallende verschillen. Landbouw vormt bijvoorbeeld een complexere omgeving dan rijden in de stad, waar wegen gestructureerd en gemarkeerd zijn. Daar staat tegenover dat onvoorspelbaar menselijk gedrag van andere bestuurders een punt van zorg is op wegen, maar minder een factor op landbouwgronden is.
Risicobeoordeling
Slechts een paar onderzoekspapers behandelden het tweede onderwerp: risicobeoordelingstechnieken en -strategieën. De meeste systemen in engineering worden gebruikt voor risico-evaluatie die berust op historische gegevens. Voor autonome systemen in de landbouw bestaat dat nog niet; er zijn weinig openbaar beschikbare gegevens over hoe ze werken en wat de inherente risico's zijn.
De onderzoekers menen dat de bestaande veiligheidsnormen niet geschikt zijn voor autonome systemen. Maar er wordt hard gewerkt om de huidige normen te herzien, dus over een paar jaar zullen er nieuwe en herziene normen zijn.
Menselijke factoren
De onderzoekers identificeerden een beperkt aantal artikelen over het derde onderwerp: menselijke factoren en ergonomie. Dit is een uitdaging in de landbouw. In de meeste industrieën kan de interactie tussen mens en robot worden geminimaliseerd. Maar sommige landbouwrobots, zoals oogstmachines en plukkers, zijn ontworpen om in dezelfde ruimte als mensen te werken. De weinige papers over dit onderwerp onderzochten interacties tussen mens en robot vanuit een ergonomisch perspectief, met de nadruk op het verbeteren van het ontwerp van machines om de veiligheid te waarborgen.
Hoewel agrirobots een opkomende technologie zijn, zijn sommige machines al commercieel verkrijgbaar. Zo worden an automatische sproeiers voor boomgaarden gebouwd en worden zelfrijdende tractoren getest en in geselecteerde gebieden geïmplementeerd. Geautomatiseerde landbouwmachines zullen de komende decennia ongetwijfeld onmisbare onderdelen van de moderne landbouw worden. Maar robuuste veiligheidssystemen zijn cruciaal voor een wijdverbreide toepassing.
De wetenschappelijke publicatie vindt u hier (PDF).
Foto: PxHere