Stiftelsen lantbruksforskning

Lantbruks- och trädgårdsföretagarnas egen forskningsstiftelse finansierar behovsdriven forskning för svenska förhållanden.
Läs mer

Autonom styrning för förbättrad växtproduktion

Status: Avslutat
Projektnummer: O-19-21-317
Kategori: Focus area | Entrepreneurship
Branschområden: Crop production Energy and biomass Horticulture
Ansökningsår: 2019
Datum för slutrapport: 23 juni 2022
Huvudsökande: Gunnar Larsson
Organisation: Gunnar Larsson
E-postadress: gunnar.larsson@slu.se
Telefon: 018-671842
Medsökande: Jens Ekengren
Medsökande: Mats Andersson
Beviljade medel: 2 950 000 SEK

Automation technology is developing rapidly, not least in agriculture. Several of the biggest challenges in vehicular automation technology, such as complex interactions with other road users, are less problematic for agricultural vehicles than for road vehicles. There is therefore potential for comparatively rapid development and market introduction.
The purpose of this project is to develop important elements for automation of field work for plant cultivation and verify them in real operation on an existing agricultural machine. This includes, in addition to control systems for vehicle propulsion, also control of implements, security, computer communication and interfaces with other hardware and software. The goal is to make open source code available for systems that can be used as a software platform for autonomous agricultural vehicles, which can then be used to develop systems that are increasingly powerful, cheap and environmentally friendly plant cultivation systems.

Automationstekniken utvecklas snabbt, inte minst inom jordbruket. Flera av de största utmaningarna inom fordonsområdet, såsom komplexa interaktioner med andra trafikanter, är mindre problematiska för jordbruksfordon än för vägfordon. Det finns därför potential för en relativt snabb utveckling och marknadsintroduktion.
Syftet med detta projekt är att utveckla viktiga element för automatisering av fältarbetet för odling av växter och verifiera dem i verklig drift på en befintlig jordbruksmaskin. Detta inkluderar, förutom styrsystem för framdrivning av fordon, även styrning av redskap, säkerhet, datorkommunikation och gränssnitt med annan hårdvara och programvara. Målet är att göra öppen källkod tillgänglig för system som kan användas som en mjukvaruplattform för autonoma jordbruksfordon, som sedan kan användas för att utveckla system som blir allt kraftfullare, billiga och miljövänligare växter.

Resultat per område:
• Personidentifiering med hjälp av ett allmänt tillgängligt system (ZDK) har bra prestanda på 5 meters avstånd. På 10 meters avstånd får avståndsbedömning problem. Starkt solljus och vattendroppar på kameran utgör potentiella utmaningar.
• En proof-of-concept-applikation med ROS utvecklades och testades. Den kan styra ett relä baserat på fordonets position. Detta kan användas för att styra ett verktyg baserat på position, till exempel för att starta eller stoppa ett verktyg så snart fordonet går in i eller lämnar ett odlingsfält.
• En liten traktor har utrustats med ett självkörande styrsystem. Styrsystemet visade sig ge god noggrannhet och mycket god repeterbarhet.
• Två autonoma fordon (50 kW) har ungefär samma kostnad och nytta som en människostyrd (250 kW) ur företagarens perspektiv. Ingår samhällsekonomiska kostnader blir det autonoma systemet mer lönsamt.

Säkerhet/identifiering av personer.
Ett system som använder en stereokamera (ZDK), enkelkortsdator och allmänt tillgänglig programvara (ZDK SDK) utvärderades. En stereokamera användes för att göra det möjligt att få data om avstånd (något som är av avgörande betydelse för fordon), utan att använda (dyrare) LIDAR. På avstånd större än 10 meter är avståndsuppskattningen svår. På ett avstånd av 5 meter är suverän prestanda mycket bra. Faktorer som starkt solljus och vattendroppar på kameran utgör potentiella utmaningar. För att öka tillförlitligheten kan följande åtgärder vara användbara: komplettera avståndsuppskattning med persondetektering utan avståndsuppskattning för avstånd > 10 meter, förbättra kameraskyddet för att skydda den från elementen, kompletterande sensorer som identifierar personer som använder annan information som den visuella spektrum till exempel med infraröd.

ROS
En proof-of-concept-applikation med ROS utvecklades och testades. Den kan styra ett relä baserat på fordonets position. Ett område definierades av kantkoordinaterna för en polygon och reläet aktiverades när fordonet gick in i polygonen. Detta kan användas för att styra ett verktyg baserat på position, till exempel för att starta eller stoppa ett verktyg så snart fordonet går in i eller lämnar odlingsfältet, starta en registrering från andra sensorer eller kontrollera utsädet eller gödseltillförseln baserat på var i området fordonet är.
• En liten traktor har utrustats med ett styrsystem för självkörning. Systemet har anpassats till traktorn och för jordbruksbruk genom att komplettera befintlig programvara med funktioner och algoritmer som är relevanta för jordbruket, i synnerhet en algoritm för att returnera körbara rutter utifrån en polygon (dvs. ett jordbruksfält). Styrsystemet visade sig ge god noggrannhet och mycket god repeterbarhet. Genomsnittlig absolut avvikelse från en rak bana över ett jordbruksfält mättes med hjälp av GPS till 2-5 cm beroende på testförhållandena. GPS i sig har dock en mätosäkerhet på ca 2 cm. När tester utfördes med skivor fästa på fordonet (liknande en harv) producerades repeterbara spår på samma plats även vid en stor mängd överkörningar.
• Under utvärderingen inkluderade viktiga faktorer för att minska tiden som krävs för uppstart och stillestånd under testerna: minskat antal (eventuellt missade) steg under uppstart, minimerad värmebelastning på elektroniken och maximal kommunikationsförmåga.
• Vid en jämförelse mellan en människostyrd förbränningsmotorstraktor (250 kW) och batteridrivna autonomt fordon (50) är de autonoma fordonen lönsamma ur företagarens perspektiv om max två autonoma fordon används. Om även samhällsekonomiska kostnader ingår är det lönsamt även med tre autonoma fordon.

Verktyg för jordbrukssektorn
• Programvara med öppen källkod underlättar snabb utveckling och spridning av mjukvarusystem. Eftersom programvaran är öppet tillgänglig och släppt under en fri licens är den möjlig att använda med relativt liten ansträngning på andra fordon. Under projektets gång har den, utöver fordonet som huvudsakligen användes ("MacTrac", en liten traktor med midjestyrning), testatspå ett fordon som var radikalt annorlunda i sin fysiska struktur ("Drängen", en mindre plattform). I andra projekt tillämpas den på en stor redskapsbärare ("Drevern") och på en mindre foderbärare för inomhusbruk. Tiden som krävs för att genomföra de fysiska förändringar som krävs (för forskningsprojekt) är kort, cirka tre dagar för Drängen och två veckor för MacTrac. Detta gör det enkelt att applicera programvaran på andra fordon. Dessutom pågår arbete av RISE för att göra mjukvaran modulär och för att begränsa den hårdvara som krävs för styrningen till komponenter som är lättillgängliga och producerade i stora volymer, vilket ytterligare underlättar spridning.
• Nära kontakter med tillverkare (av autonoma fordon) underlättar denna spridning. Deltagarna i projektgruppen har återkommande möten med andra aktörer inom den växande autonoma lantbruksfordonssektorn i Sverige, såsom Ekobot, Tegbot, Agrodroids, Texactor).
• Utrustningen som används under projektet kommer inom en snar framtid (våren 2022) att utvärderas inom områden som är vanliga kompletterande aktiviteter för jordbrukstraktorer, såsom snöskottning av cykelvägar (projekt ”Barmark III”).
• Körningarna har visat att det är möjligt att uppnå det som är repeterbart med millimeterprecision med den befintliga konfigurationen. En så hög precision underlättar mycket lantbruksarbete då det framför allt ställer krav på hög repeterbarhet (när ett frö sås på en viss plats måste andra operationer utföras i förhållande till detta för att säkerställa att t.ex. plantan från god tillgång till gödsel, men tas inte för ogräs vid ogräsbekämpning).

 

Antal träffar i projektbanken: 1715

Filtermaterialets påverkan på underhållsbehov, vattenkvalitet och skörd vid täckdikning
Eva Edin, Hushållningssällskapet HS Konsult AB

Projektnummer: JTI-21-83-606 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2021

The overall purpose of the project is to generate a base for recommendations for construction of new subsurface drainage and re-drainage of clay soils in the area Water - resource efficient management. Efficient drainage of arable land is important to increase crop production, to achieve …

Läs mer

Växtnäringseffekt hos nya gödselprodukter - Metodutveckling för kvalitetssäkring
Åsa Myrbeck, RISE, Jordbruk och Livsmedel

Projektnummer: JTI-20-83-494 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2020

For sustainable future development, it is essential to recirculate plant nutrients from different parts of society,
especially sewage plants, back to arable land. The aim of the proposed project is to ensure that high-quality fertiliser
products attractive for agricultural use are produced from …

Läs mer

Strategier för välmående kor i lönsamma företag
Helena Hansson

Projektnummer: O-18-21-152 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2018

Mjölk

This project aims at investigating the relationship between animal health and fertility, productivity in terms of milk yield and the economic outcome of dairy farms, and to investigate the conditions under which farms can succeed in combining profitability with high animal health standards.
There …

Läs mer

Diagnos av parasitsjukdomar hos hästar med hjälp av mikrofluidik och mobiltelefonbaserad mikroskopi
Jonas Tegenfeldt, Lunds Universitet

Projektnummer: H-19-47-493 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2019

All horses grazing freely are at risk of parasitic diseases. Due to a growing problem with drug resistance in parasites, there is a need to improve the diagnostic methods. One important problem with today's situation is that one diagnostic procedure costs significantly more than one treatment, both …

Läs mer

Utsädesbehandling med ThermoSeed i kombination med mikroorganismer - en framtid utan kemisk betning
Mariann Wikström, Agro Plantarum AB

Projektnummer: R-19-25-287 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2019

The purpose of this project is to develop new non-chemical methods for control of different seedborne-and soilborne pathogens. Aerated steam treatment (ThermoSeed) is a modern and environmentally friendly method for seedborne pathogen sanitation, mainly used on cereals. We intend to develop the …

Läs mer

Från hav till mule - alger minskar metanemissioner från mjölkkor
Rebecca Danielsson

Projektnummer: O-20-23-461 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2020

Meat
Milk

The purpose of this project is to investigate to what extent substances in algae inhibit microbial methane formation in cows. Several substances, so-called bioactive substances, in red, green and brown algae, have a significant methane reducing effect. These are promising results but in order to …

Läs mer

Ny teknik och regional strategi för recirkulering av växtnäring i stallgödsel
Helena Aronsson

Projektnummer: O-20-23-457 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2020

Crop production
Energy and biomass
Milk

A main challenge for regions with intensive livestock production is phosphorus (P) surplus on farms, resulting in low P use efficiency and losses to waters. The project will provide solutions to increase P recycling from animal manure. This will decrease our dependency on imported P fertilizers, …

Läs mer

Förbättrad utvärdering av officiella fältförsök genom bildanalys av drönarfoton med maskininlärning
Aakash Chawade

Projektnummer: O-20-23-462 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2020

Crop production
Energy and biomass

The goal of the project is to digitize the data from the Swedish official field trials through automated estimates of important traits such as germination, growth, resistance, maturity and the effect of plant protection products. The purpose is to streamline and improve scoring of both diseases but …

Läs mer

Förbättrad rengöring och desinfektion på köttanläggningar - minskad spridning av livsmedelsförstörande, patogena och antibiotikaresistenta bakterier
Sofia Boqvist

Projektnummer: O-20-20-447 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2020

Poultry
Meat

Cleaning and disinfection are critical elements for meat premises when it comes to production of safe food of high quality. It is the responsibility of the meat premises to ensure this is done efficiently to keep levels of pathogenic, spoilage and antimicrobial resistant bacteria low. This can be …

Läs mer

Grovfodrets betydelse för uppkomst av önskvärda och oönskade smaker i mjölk och mejeriprodukter
Åse Lundh, SLU

Projektnummer: R-18-26-005 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2018

The sensory attributes of the raw milk are of major importance for the quality of the resulting dairy products. Since the early 90’ies, the so-called “blueberry off-flavour” has caused severe economic consequences for affected dairy farmers. The mechanism behind is still unclear, although forages …

Läs mer
Prenumerera på vårt nyhetsbrev