Preciezere veldbewerking door zelflerende autonome tractor

Een boer die urenlang op zijn tractor moet rondrijden om zijn veld te bewerken... binnenkort is dit
misschien verleden tijd! Flanders’ Mechatronics Technology Centre (FMTC) bouwde in samenwerking
met de afdeling Mechatronica, Biostatistiek en Sensoren (MeBioS) van de K.U.Leuven een tractor van
New Holland om tot een autonoom rondrijdende veldrobot. Deze tractor leert de
bodemkarakteristieken aan en regelt op basis hiervan zijn snelheid en stuurhoek. Zo kan zonder
tussenkomst van een bestuurder een gewenst traject zeer nauwkeurig afgelegd worden.

Kan een tractor zonder bestuurder een veld nauwkeurig bewerken? Dat was de vraag waarmee
onderzoekers van FMTC en MeBioS eind 2009 geconfronteerd werden. Twee jaar later is een eerste
prototype beschikbaar, dat op de 30ste Internationale Werktuigendagen op 24-25 september 2011 in
Oudenaarde voorgesteld wordt.

Erik Hostens, projectingenieur bij FMTC, was nauw betrokken bij de bouw en de sturing van de
autonome tractor: "We hebben eerst lineaire aandrijvingen aangebracht om het gaspedaal in te drukken
en te sturen. Daarnaast werd de tractor ook uitgerust met een computer en verschillende extra
sensoren zoals een GPS-systeem." Na de ombouw van de tractor kon aan de belangrijkste uitdaging
begonnen worden: het vinden van een gepaste sturing die de rol van de bestuurder overneemt. "Enkel
ervaren bestuurders van tractoren zijn in staat een veld met de nodige precisie te bewerken. De taak
van een bestuurder is immers behoorlijk complex: hij observeert de huidige tractorpositie, maakt een
inschatting van de ondergrond en het te volgen traject, en bepaalt op basis hiervan de snelheid en
oriëntatie van de tractor. Al deze acties moesten geïntegreerd worden in de autonome sturing. Deze
sturing meet de werkelijke positieverandering met een GPS en vergelijkt deze met de verwachte
positieverandering; Op basis hiervan regelt het systeem zichzelf vervolgens bij."

Bodemcondities leren cruciaal

Een specifieke moeilijkheid voor de ontwikkeling van een autonoom landbouwvoertuig zijn de
veranderende bodemkarakteristieken van het veld; Gregory Pinte van FMTC verduidelijkt: "De tractor
moet zowel op een harde als een natte ondergrond kunnen rondrijden. Traditionele aanstuurtechnieken
laten dit niet toe en dienen anders ingesteld te worden voor elk type ondergrond. Hiervoor is de
tussenkomst van de operator noodzakelijk. In dit project is daarom een sturing ontwikkeld waarbij de
tractor de bodemcondities aanleert en een inschatting maakt van het verwachte slipgedrag van de
wielen. Op basis van een model van de tractor wordt vervolgens de optimale snelheid en stuurhoek
berekend voor de huidige bodem. Door deze lerende sturing behaalt de ontwikkelde tractor een
nauwkeurigheid van enkele centimeters!"

Hogere precisie en lagere operatorkost

Wat is het nut van zo een autonome tractor, zou je denken? Wouter Saeys, professor van de afdeling
MeBioS, legt uit: "Het belang van precisie in de sturing van landbouwmachines is de laatste tijd sterk
toegenomen, vooral door de opkomst van de biologische landbouw. Hier is een accurate positionering
van het gereedschap onontbeerlijk." Een andere belangrijke tendens in de landbouw is automatisering.
Vincent Theunynck van New Holland vult aan: "Door landbouwmachines autonoom te laten rondrijden,
kan de steeds toenemende operatorkost aanzienlijk gereduceerd worden. Daarbovenop wordt ook de
afregeling van de sturing bij wijzigende bodemcondities overbodig door het zelflerende gedrag van de
robot."

De veldrobot is een voorbeeld van de succesvolle samenwerking binnen het IWT-SBO project Lerende
Controle voor Productiemachines (LeCoPro, www.lecopro.org) tussen de betrokken kennisinstellingen en
een Vlaamse industriële partner. Binnen dit project heeft FMTC samen met de Vlaamse universiteiten
K.U.Leuven, VUB en UGent een kennisplatform opgericht rond lerende stuurstrategieën voor
productiemachines. De door dit platform ontwikkelde technieken laten de Vlaamse industrie toe de
lerende machines van de toekomst op de markt te brengen.

De tractor in actie

Volgend filmpje toont hoe de ontwikkelde tractor autonoom rondrijdt over een veld:
www.lecopro.org/tractor.wmv

Voor meer informatie

Wim Symens,  Celestijnenlaan 300D - bus 4027, B-3001 Heverlee, Tel.: 0498 91 94 04, www.fmtc.be, info@fmtc.be
Wouter Saeys, Kasteelpark Arenberg 30 - bus 2456, B-3001 Heverlee, Tel.: 016 32 85 27, www.mebios.be, wouter.saeys@biw.kuleuven.be

Over FMTC

FMTC is het onderzoekscentrum van de toonaangevende mechatronica-bedrijven in Vlaanderen en is
een initiatief van Agoria, de Belgische federatie van de technologische industrie. FMTC helpt de kloof
tussen academische kennis in de mechatronica en het gebruik hiervan in industriële toepassingen te
overbruggen. Teneinde zijn missie te volbrengen, beschikt FMTC over een uniek werkingsmodel van
gemeenschappelijke onderzoeksprojecten. FMTC wordt ondersteund door de Vlaamse overheid. Meer
informatie over FMTC kunt u vinden op FMTC's website (www.fmtc.be).

Over MeBioS

De afdeling MeBioS binnen het departement Biosystemen van de Katholieke Universiteit Leuven
onderzoekt de interactie tussen biologische systemen en fysische processen. De nadruk ligt op het
meten van de eigenschappen van de biologische producten en de procesvariabelen, de analyse van de
opgemeten signalen door middel van geavanceerde statistische methoden, het ontwerp van processen
en machines, optimizatie en controle. Wiskundige modellen die de werkingsprincipes van biologische
systemen op verschillende spatiale en temporele schalen beschrijven, zijn hiervoor essentieel.
(www.mebios.be)