Selvkørende kamerarobot skal sætte fart på planteudviklingen
more_vert
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
By signing up, you agree to our Terms & Conditions and agree that Teknologiens Mediehus and the IDA Group may occasionally contact you regarding events, analyzes, news, offers, etc. by telephone, SMS and email. Newsletters and emails from Teknologiens Mediehus may contain marketing from marketing partners.

Selvkørende kamerarobot skal sætte fart på planteudviklingen

Girish Chowdhary er professor ved University of Illinois og har stået i spidsen for det hold af biologer, softwareudviklere og ingeniører, der har udviklet robotten TerraSentia. Den kan autonomt køre mellem rækker af afgrøder og optælle og registrere data om de enkelte planter. Illustration: University of Illinois News Bureau

At indsamle data om enkelte planter på en mark i arbejdet for at udvikle bedre afgrøder er en møjsommelig manuel proces.

Målet er at at finde såkaldte fænotyper med de egenskaber, man ønsker, men forskere taler ligefrem om the phenotyping bottleneck:

Arbejdet er så ressourcekrævende, at det er en flaskehals i udviklingen af nye sorter, der er mere næringsrige, giver bedre udbytte og kan modstå klimaforandringer.

»En frøavler vil måske gerne dyrke tusindvis af genetiske varianter, der alle afviger en smule fra hinanden, og så hurtigt måle hvilke planter, der klarer sig bedst. Lige nu er det umuligt, hvis ikke du har en hær af mennesker – og selv da koster det tid og penge og er en meget subjektiv proces,« siger professor i plantebiologi ved University of Illinois Carl Bernacchi til Illinois News Bureau.

»En robot, eller en sværm af robotter, kunne køre ud på en mark og gøre, hvad mennesker gør nu, men mere objektivt, hurtigere og billigere,« fortsætter han.

Den slags robotter findes, men har hidtil være store, tunge og kostbare – i hvert fald i forhold til den nyeste af slagsen: Den 30 cm brede og 6,6 kg tunge robot TerraSentia, som Carl Bernacchi og andre forskere fra University of Illionis har udviklet.

Pris for styring og optælling

De flesta af TerraSentias komponenter er 3D-printet, og robotten kører autonomt imellem planterækkerne, hvor den ved hjælp af bl.a. kameraer måler de enkelte planters egenskaber og sender data direkte til operatørens computer.

Det gør den så godt, at forskerne bag netop har vundet en pris ved konferencen 'Robotics: Science and Systems' i Pittsburg for deres videnskabelige artikel om robottens styrings- og tællealgoritmer.

I artiklen beskriver de, hvordan en Nonlinear Moving Horizon Estimator identificerer nøgleelementer i terrænet ved hjælp af robottens sensorer, hvorefter en Nonlinear Model Predictive Control gør det muligt for robotten at holde sig i sporet inden for en margen af 5 cm på trods af ukendt interaktion mellem hjul og underlag.

Optælling uafhængig af støj

Samtidig har forskerne udviklet en algoritme, der gør det muligt for robottens kamerasystem at tælle plantestængler ud fra billedsekvenser fra et nomalt RGB-kamera, der peger ud af robottens side.

Algoritmen gør brug af neurale netværk og deep learning og formår ifølge forskerne at være robust over for støj som blade, ukrudt, skiftende lysforhold og planterester fra foregående dyrkningssæson.

»En af udfordringerne er, at planter ikke står med ensartet mellemrum, så vi kan ikke bare antage, at kameraet ser én plante ad gangen,« siger medforfatter til den videnskabelige artikel ZhongZhong Zhang, der er kandidatstuderende ved College of Agricultural Consumer and Environmental Science på University of Illinois.

»Vi udviklede en metode, der udnytter kamerabevægelser til at tilpasse sig til varierende afstand mellem planterne, hvilket har ført til et ret robust system til optælling af planter på forskellige marker, med forskellig afstand imellem sig og ved forskellige hastigheder,« siger han ifølge ScienceDaily.

På markedet i år

Professor Girish Chowdhary fra University of Illinois har har stået i spidsen for udviklingen af TerraSentia og er medstifter af selskabet EarthSense Inc., der nu arbejder på at få robotten på markedet.

»Der er et stort marked for disse robotter ikke bare i USA, hvor landbrug er en indbringende industri, men også i udviklingslande som Brasilien og Indien, hvor småbønder kæmper med ekstreme vejrforhold, ukrudt og skadedyr,« siger han til Illinois News Bureau.

I øjeblikket tester en række frøfirmaer, amerikanske universiteter og partnere uden for USA 20 TerraSentia-robotter i et 'early adopter-program'. Girish Chowdhary forventer, at TerraSentia vil være tilgængelig for landmænd i løbet af tre år til priser fra omkring 5.000 USD (ca. 32.000 kr.).

Se University of Illinois' egen video om TerraSentia-robotten her: