Bestrijdt veldrobot WeedAway straks ook aardappelopslag?

Als akkerbouwer had André Trip – oprichter en eigenaar van groenvoorziener Grootgroener in Wierden (Ov.) – naar eigen zeggen altijd een ontzettende hekel aan handmatig bestrijden van aardappelopslag met de hak. Inmiddels runt hij ruim tien jaar zijn groenvoorzieningsbedrijf. Dat richt zich met ondertussen 45 medewerkers op het onderhoud van sportvelden, tuinen, terreinen en groen in de openbare ruimte, en op het bestrijden van de eikenprocessierups.

In 2017 klopte de gemeente bij hem aan voor deelname aan het pilotproject ‘Implementatie chemievrij sportveldenbeheer in Drenthe en Overijssel’ om sportvelden chemievrij te gaan beheren. “Hoewel het verbod op het gebruik van gewasbeschermingsmiddelen in de openbare ruimte eind vorig jaar door de rechter van tafel is geveegd, is de maatschappelijke druk groot. Ouders zien hun kinderen liever niet meer sporten op velden waar onkruid chemisch bestreden is”, geeft André aan.

Zijn herinneringen aan het bestrijden van aardappelopslag met de hak en de fysieke belasting van het onkruiden steken, zetten hem aan het denken. “Kunnen we niet een machine bedenken die die onkruiden automatisch kan herkennen en steken?”

Tekst gaat verder onder de video

Machines uitproberen

Samen met zijn team probeerde Trip eerst verschillende bestaande en aangepaste machines uit. “Zoals een wiedeg, en we hadden ook nog een quad met een Weed-It spotspraysysteem voor verhardingen staan.” Dé oplossing zat er niet bij. “Er zijn systemen waarbij je de wortelonkruiden als het ware kapot freest. Maar ik wil geen grondroering, vanwege het risico dat pioniersplanten opduiken op de vrijgekomen plekken”, zegt Trip.

Toen een subsidie beschikbaar kwam keek het bedrijf verder. Grootgroener overwoog ook even de cameratechnieken van kentekenplaatherkenning en van schoffelmachinefabrikant Steketee.

Via een contact bij Wageningen Universiteit & Research kwam hij eind 2019 echter in contact met het Nederlandse Pixelfarming Robotics. Dat bedrijf had al ervaring met plantherkenning met behulp van camera’s. Met hen en met mechanisatie- en constructiebedrijf Gebroeders Ezendam in Borne (Ov.) sloeg Grootgroener aan het denken en ontwerpen. Zo ontstond de eerste versie van de WeedAway.

Project tijdelijk in de ijskast

In april 2021 was er het eerste werkende prototype met 2,4 meter werkbreedte. Met aan de voorzijde drie camera’s met vier lampen, om telkens uniforme omstandigheden te hebben. Trip: “Een belangrijke voorwaarde is dat het systeem altijd moet kunnen werken. ’s Ochtends vroeg als de zon laag staat en er dauw op het gras zit, en ook als het bewolkt is. Soms moeten we zaterdagochtend vroeg in actie komen op één of meerdere van de 110 sportvelden die we in onderhoud hebben. En in andere gevallen moet alles op vrijdag voor 12 uur ’s middags gereed zijn.”

Voor het steken van de gedetecteerde onkruiden bedachten de ontwikkelaars pneumatisch geactiveerde, 10 cm brede maar dunne steekbeitels. Die staan onder een verstelbare hoek en kunnen tijdens en na het steken omhoog bewegen om de grasmat zo min mogelijk te beschadigen. Achteraf blijkt van beschadiging van de grasmat geen sprake, doordat de machine tijdens de behandeling nog slechts langzaam rijdt – zo’n 1,5 km/u. Bovendien drukt een gladde nalooprol de zode aan. De WeedAway loopt ook op die rol, en op een geribbelde rol aan de voorzijde van de machine. Laatstgenoemde heeft een snelheidssensor om de werkelijke rijsnelheid te bepalen, zodat de cilinders van de juiste steekbeitel(s) precies op het juiste moment activeren.

Met het algoritme voor de herkenning van paardenbloemen lukte het om aanvankelijk 50 tot 70% van de aanwezige planten te herkennen en automatisch te steken. “Daarover waren wijzelf, de betrokken gemeenten en ook de Vereniging van Nederlandse Gemeenten (VNG) en de Vereniging Sport en Gemeenten (VSG) erg enthousiast. Zij toonden veel interesse in onze machine. Daarop deden we een octrooiaanvraag. De KNVB stelt echter hogere eisen, en vindt 10 tot 15% gemiste onkruiden op professionele voetbalvelden te veel. Zij streven naar 0 tot 5% . Daarom ligt onze focus eerst op amateurvelden”, verklaart Trip.

Ondanks verwoede pogingen kregen de ontwikkelaars de score niet beter. Het project belandde mede vanwege de drukte in de groenvoorziening tijdelijk in de ijskast.

Filters geven beter resultaat

Een aantal maanden geleden kwam André Trip in contact met Thijs Langius, student Werktuigbouwkunde aan de TU Twente. “Om een algoritme goed te trainen om paardenbloemen en andere onkruiden te herkennen, heb je tienduizenden foto’s nodig. Foto’s van verschillende groeistadia, zoals een jonge kleine paardenbloem, een bloeiende, een uitgebloeide, et cetera”, zegt Langius. “De paardenbloem past zijn ‘strategie’ aan aan het maairegime van bijvoorbeeld twee keer per week, en ziet er daardoor telkens anders uit”, vult André Trip aan. Langius: “Door te testen met naast foto’s van paardenbloemen óók foto’s van andere planten en objecten, is te bepalen hoe nauwkeurig het algoritme in theorie werkt.”

De student kwam ook op het idee om met filters te werken. “Door onkruid te sorteren in verschillende jaargetijden en groeistadia werkt het systeem nog nauwkeuriger. Ook kan het gebeuren dat het systeem in de war raakt door het verkeerd selecteren van onkruiden. Dan is het zaak deze fout geselecteerde beelden op te zoeken en te verwijderen. Wanneer een update met bijvoorbeeld andere grondsoorten of omstandigheden klaar is, kan de machine die ‘leren’.”

Dat een update ook averechts kan werken, blijkt als TREKKER begin juni een demo van de WeedAway krijgt op een nabijgelegen grasveldje. Ondanks de talloze paardenbloemen in verschillende groottes, activeert de WeedAway geen enkele steekbeitel omdat de software die ochtends op afstand is geüpdatet.

Tekst gaat verder onder de foto

Tijdens de demo werkte het algoritme voor de herkenning van paardenbloemen tijdelijk niet goed. Geen  van de aanwezige paardenbloemen werd gestoken door de 10 cm brede steekbeitels.

Thijs Langius slaagde er met zijn bijdragen in om het enthousiasme en vertrouwen in het concept terug te brengen bij André Trip en zijn team. Komend najaar wil hij met Gebroeders Ezendam een tweede prototype bouwen. Dat moet vooral ook lichter zijn. “De huidige machine is enorm solide, maar vrij zwaar voor de compacttrekkers die we veel gebruiken bij sportveldenbeheer.”

Autonomie niet op korte termijn

Het verdienmodel zit ’m aanvankelijk in het eigen gebruik van de machine. Grootgroener wil de WeedAway uiteindelijk te koop aanbieden. Een ander spoor vormen de data op basis van de talloze beelden die de camera’s van sportvelden en onkruiden maken.

Trip ziet kansen voor de bestrijding van bijvoorbeeld aardappelopslag, door met andere algoritmes te gaan werken. “Autonome, gerobotiseerde onkruidbestrijding op sportvelden zie ik echter niet zo snel gebeuren, omdat sportterreinen vrijwel altijd openbare, niet afgesloten terreinen zijn. Dan is autonomie geen optie”, verduidelijkt Trip.

Auteur: René Koerhuis