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: 1722

Utvärdering av funktion och ekonomi för alternativa golvlösningar i nötkreatursstall
Christer Bergsten

Projektnummer: O-18-20-161 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 30 december 2022

Kött
Mjölk

We aim to continue an ongoing study to increase knowledge of cattle locomotion on different floors, how they work in practice and what the long term consequences are for welfare and for farmers´ economy. For that purpose advanced biomechanical methods will be used to assess dairy cows´ …

Läs mer

Utveckling av den didaktiska processen i ridundervisning (Delstudie 3: Ridlärare-Häst)
Charlotte Lundgren, Linköpings universtitet

Projektnummer: H-17-47-278 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2017

'Work Package 3: Riding Instructor-Horse' is the final part of the project 'Improving Teaching Methods in Riding Education: the Interplay between Rider, Riding Instructor and Horse'. In this project, the Swedish-Norwegian Foundation for Equine Research has previously funded the first two work …

Läs mer

Jordartsanpassad strukturkalkning för effektivare fosforretention
ARARSO ETANA

Projektnummer: O-18-23-160 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2018

Växtodling

The purpose of this project is to define the amount of slaked lime needed for a given clay soil. We hypothesise that the amount of slaked lime needed for minimal phophorus loss is dependent on the clay content of the soil. The study will be conducted in a field with a drainage system and measuring …

Läs mer

Tidiga larm om produktionsstörningar för snabbare åtgärd och minskade förluster i grisföretag
Fernanda Cetrangolo Dórea

Projektnummer: O-17-20-978 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 13 september 2022

Kött

Disease and production disturbances in a herd are often silent, and may cause major losses if they remain undetected. Continuous analysis and monitoring of data already recorded at the farm level can improve profitability. This project will develop methods for monitoring trends in production and …

Läs mer

På samma våglängd - LED-ljusets effekt på aktivitet och produktion hos mjölkkor
Sigrid Agenäs

Projektnummer: O-17-20-970 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2017

Mjölk

The aim of the project is to study effects of LED-light on milk production and activity in dairy cows. The main hypotheses are that LED light allows maintained cow activity and milk production with less energy used for illumination, and that LED-light makes it possible to apply a dark period during …

Läs mer

Integrerat växtskydd i jordgubbar: feromonbaserad övervakning och kontroll av jordgubbsvecklaren
Glenn Svensson, Lunds universitet

Projektnummer: R-18-25-004 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 30 augusti 2022

Swedish strawberry production suffers from several severe insect pests. When usage of traditional insecticides is phased out and IPM implemented novel green methods for pest control are urgently needed. The strawberry tortricid, Acleris comariana, is a severe pest on strawberries. Its larvae feed …

Läs mer

Kritik, kriminalitet och hot mot svensk djurproduktion - Lantbruksföretagarnas perspektiv
Peter Lundqvist

Projektnummer: O-18-21-139 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 15 augusti 2022

Matfågel
Kött
Mjölk

Farmers with animal production can experience different types of criticisms directed against their activities from consumers, the media and inspecting government agencies. On another level, criminal acts are directed against the farm's activities and people on the farm, The main goal is to …

Läs mer

Validering av prebiotiska och antioxidanta effekter av vetekli hemicellulosor i bakprodukter
Francisco Vilaplana

Projektnummer: O-17-20-962 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 9 augusti 2022

Socker

Wheat bran is the largest by-product of wheat flour production with approximately 300,000 tonnes in Sweden. Bran is mainly used in animal feed, as human digestion is not fully able to absorb it. Wheat bran contains valuable biomolecules, such as dietary fiber (arabinoxylans, AX) and phenolic …

Läs mer

Karbohydrater i gres og grovfôr til hest - Den gode, den onde og den grusomme
Rasmus Bovbjerg Jensen, NMBU - Norges miljø- og biovitenskapelige universitet

Projektnummer: H-17-47-287 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2017

Grass for grazing or forage production contains variable amounts of carbohydrates, which often are described as the good (fiber), the bad (sugar) and the ugly (fructans) in relation to prevention, and development of diseases like insulin resistance and laminitis. There is a large variation in …

Läs mer

Bakbenshälta hos häst - varför är den så svår att se och hur kan vi bli bättre?
Elin Hernlund, Sveriges Lantbruksuniversitet

Projektnummer: H-17-47-304 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2017

Correct assessment of hind limb lameness is a challenge, also for most experienced vets. This causes incorrect diagnoses and faulty treatment interventions which lead to unnecessary suffering for the horses and an unnecessary financial burden for owners and insurance companies. The aim of this …

Läs mer
Prenumerera på vårt nyhetsbrev