Langs alle kanten worden we omgeven door berichten over robotisering en de inzet van drones in de landbouw. In hoeverre zijn deze initiatieven praktisch realiseerbaar en welke zijn al tot de echte praktijk doorgedrongen? Op de Zwitserse wijnbouwbeurs Agrovina 2022 van april laatstleden stelde het bedrijf Società Tartuca Industriale zijn project ‘Sky53’voor. Sky53 omvat het […]
Langs alle kanten worden we omgeven door berichten over robotisering en de inzet van drones in de landbouw. In hoeverre zijn deze initiatieven praktisch realiseerbaar en welke zijn al tot de echte praktijk doorgedrongen?
Op de Zwitserse wijnbouwbeurs Agrovina 2022 van april laatstleden stelde het bedrijf Società Tartuca Industriale zijn project ‘Sky53’voor. Sky53 omvat het gebruik van drones en robots in wijngaarden op hellingen. Echte praktijk dus. Onze collega van Schweizer Landtechnik volgde een dag uit het leven van een nieuw soort loonwerkers: de dronewerkers, zeg maar. De V40 van Sky53 is een volledig autonome landbouwdrone die in staat is om percelen in kaart te brengen en spuitmiddelen en granulaten te verdelen. We volgden een opdracht die begon in Chiasso, de hoofdzetel van de firma Tartuca Industriali. Eigenaar Gianmario Rossi plooit de twee armen en propellers van de dubbele rotordrone tweemaal samen. Daardoor neemt het toestel een derde minder plaats in en past het perfect in de kofferruimte van een personenwagen.
Tegelijkertijd vult Stefano Calvi, zakenpartner en veiligheidsmanager alsook mede-ontwikkelaar van het Sky53-project, de aparte tank met water en pesticiden met een hoeveelheid, volgens gegevens die eerder in het veld zijn berekend.
De kleine dronebus van 18 liter wordt pas op de plaats van gebruik gevuld met behulp van dit systeem en aangesloten op de drone. Op deze manier komt de operator niet in contact met de spuitmiddelen. Het proces biedt een hoge mate van veiligheid en is in die zin milieuveilig, omdat het het risico op morsen elimineert, zelfs in het geval van een mogelijke crash. De drone heeft een ‘rolkooi’-ontwerp, vergelijkbaar met dat van een landbouwtrekker. Aan de ene kant schakelt een mogelijke klap op het chassis de batterij uit, aan de andere kant wordt de bus met actieve spuitmiddelen gesloten. In de wijngaard wordt er slechts tussen één en drie meter boven de wijnstokken gevlogen. Het niveau in de bus wordt door middel van een vlotterinrichting op elk moment elektronisch gevolgd vanaf de afstandsbediening. De drone is waterdicht, stofdicht en veilig wasbaar.
Stefano Calvi heeft nu drie lithiumpolymeerbatterijen, elk met een gewicht van ongeveer 4 tot 5 kg, en een snellaadsysteem. Dit laatste kan worden bediend door middel van een benzinemotorgenerator, via een powerbank of via het elektriciteitsnet. Het opladen van een batterij duurt slechts elf minuten. Deze staat in een waterbad en kan daardoor niet oververhit raken tijdens het snelladen. ‘Drie batterijen zijn voldoende voor continu gebruik: één voor het vliegen, één die terwijl wordt opgeladen en één als voorbereiding op het wisselen. In de praktijk zou het ook werken met twee batterijen’, zegt Calvi. Hetzelfde principe geldt voor het aantal bussen met werkzame stof. Nu we bij de wijngaard zijn aangekomen worden een batterij en de tank met actieve spuitmiddelen aangesloten. Het toestel, dat nu 40 kg weegt, is klaar om op te stijgen.
Calvi’s zoon Thomas, dronepiloot, cameraman en webdesigner bij Sky53, is er klaar voor. Hij houdt een tablet én een bedieningsstick in zijn handen. De stick wordt gebruikt als handmatige bediening of noodbediening van de vliegklare drone. Met een druk op de knop start het automatische spuitproces. De drone stijgt op, verdeelt het spuitmiddel en keert na tien minuten terug met een lege bus en bijna lege batterij. Hij wordt binnen enkele seconden van een nieuwe batterij en spuitmiddeltank voorzien en vliegt weer weg. Dit proces herhaalt zich keer op keer. Op deze manier kan bijvoorbeeld 80 liter vloeistof met werkzame stof op hoge snelheid over een hectare worden verdeeld in vier vluchten van tien minuten. Dat is tien keer sneller dan een handmatige distributie of met een tractor. Zeker op hellingen zoals hier het geval is. De drone vliegt immers rond de 30 km/u, een tractor rijdt ongeveer tien keer langzamer. Het vluchtbesturingssysteem ‘SuperX 4 Pro RTK’ is uitgerust met een centimeternauwkeurige navigatie. Het heeft een 360°-radarsysteem, een storingsvoorspellingssysteem en kan automatisch potentiële obstakels vermijden. Dit vereist een gps-antenne op de drone, een hoofdantenne voor locatiebepaling die zich op de hoofdzetel van de firma bevindt en tot op ongeveer 60 km afstand werkt, en een antenne ter plaatse, die voor de rtk-nauwkeurigheid zorgt. Thomas Calvi: ‘Dit systeem zorgt voor een autonome vlucht door automatisch de vliegroute te berekenen op basis van inputgegevens zoals gebiedskartering, zogenaamde Scout Drone-overzichten, spuitvrije zones … en het correct gedoseerd toepassen van de spuithoeveelheid.’ Omdat de drones automatisch vliegen, is het tamelijk stressvrij werken. Het is volgens Thomas Calvi mogelijk dat een piloot tot zelfs 4 drones tegelijk kan opvolgen.
De genoemde Scout Drone-overzichten worden ook uitgevoerd met behulp van de V40 met één of twee aangesloten camera’s met hoge resolutie, waarvan er één visueel is en de andere multispectraal. Thermografische infraroodsensoren zijn ook mogelijk. Alle processen van het in kaart brengen van landbouwgrond tot gewasbescherming worden met slechts een paar klikken uitgevoerd. ‘Er zijn vier bedrijfsmodi: van een recht pad met afzonderlijke punten tot het gebruik van een handmatige afstandsbediening voor kleinere percelen’, legt Thomas Calvi uit. De multispectrale camera detecteert de vegetatieve toestand van planten en gewassen. Als een drone wordt gebruikt om spuitmiddelen te verspreiden, wordt uitgegaan van een toepassingskaart waarop de vereiste hoeveelheden worden aangegeven en waar ze nodig zijn. Op deze manier wordt het gebruik van pesticiden en meststoffen verminderd. De distributiedrone kan niet alleen vloeibare producten verdelen, maar ook zaden of actieve ingrediënten in korrelvorm. Daarvoor is er een afzonderlijke distributiekit ontworpen.
Het vloeistofverdelingssysteem bestaat uit een bus, een peristaltische pomp (om verstopping te voorkomen) en spuitkoppen met een loopwieltje. Spuitmiddelen komen niet in contact met de mechanische onderdelen. Volgens Stefano Calvi zijn dit geen standaard spuitkoppen, maar koppen met een soort ‘draaitafel’, een horizontale waaier. Afhankelijk van het product zijn er verschillende draaitafels, met of zonder lamellen, die tegen verschillende snelheden draaien en de vloeistof verspreiden. Stefano Calvo: ‘De gecombineerde werking van de pomp, de spuitkoppen, de propellers en de luchtstroom die door de propellers wordt gegenereerd, garandeert een hoogwaardige verdeling, zowel qua dosering als op vlak van uniformiteit van het bevochtigingseffect op de bladen. Met deze ‘draaitafelsproeiers’ kunnen druppelgroottes tussen 60 en 600 μm worden bereikt. Dat betekent dat er ook producten met een hogere viscositeit kunnen worden toegepast die conventionele sproeiers zouden verstoppen.’ Dit opent volgens hem ongekende mogelijkheden voor fytosanitaire behandeling en bestrijding van plantenziekten, bijvoorbeeld met enzymen in plaats van synthetische middelen.
Het innoverende aan dit concept is de combinatie van de onbemande landbouwdrone met het onbemande grondvoertuig R150. De robot is waterdicht en bestand tegen stof, zand en modder. Het stevige antikantelframe heeft een verstelbare hoogte vanaf de grond waardoor hij door verschillende soorten gewassen kan bewegen. De R150 heeft vierwielaandrijving met twee elektromotoren voor de twee onderling verbonden wielen links en rechts. Het voertuigje is geschikt voor gewasbeschermingswerkzaamheden of voor het transport van ladingen tot 150 kg. Uitgerust met het JetSprayer-systeem kan het – volledig autonoom – planten spuiten met een maximale efficiëntie van 5 hectare per uur. Met twee batterijen – dezelfde als bij de drone – kan hij tot vier uur rijden. (Dit geef de hoeveelheid energie aan die nodig is voor het vliegen of de omzetting van de luchtmassa voor ‘drijfvermogen’, omdat lucht gemiddeld ongeveer 1,2 kg per kubieke meter weegt). De twee hogedrukstraalaandrijvingen genereren een geconcentreerde, snelle luchtstroom die het vloeibare mengsel vernevelt tot microscopische druppeltjes die rechtstreeks op het doel terechtkomen, zoals in de V40, de droneversie. ‘Dit is eigenlijk niets meer dan de grondvariant van de landbouwdrone’, concludeert Stefano Calvi.
Project Sky53
Stefano Calvi: ‘Na enkele jaren van projectontwikkeling hebben we vorig jaar de volledige gewasbeschermingsservice geleverd aan vier grote wijnproducenten. Ondertussen zijn we klaar om de volledige service over te nemen, inclusief interne pilot-training, reparatieservice en verkoop voor het seizoen 2023 voor andere geïnteresseerde partijen. Na tests in het Zwitserse Agroscope-laboratorium heeft de landbouwdrone V40 goedkeuring gekregen van het Federale Bureau voor de Burgerluchtvaart (FOCA) voor vluchtconformiteit en de distributie van vloeistoffen onder de gebruiksvoorwaarden die zijn vastgelegd in de goedkeuringen voor gewasbeschermingsmiddelen en voor het bestrijden van drift.’
De robot wordt meestal gebruikt in vlakke terreinen en naar het tijdstip van de oogst toe, wanneer de bladeren grotendeels uit de druiven zijn. Natuurlijk hangt het gebruik ook af van de breedte van de wijngangen.
Ongeveer 1.200 van de circa 15.000 hectare Zwitserse wijngaarden wordt behandeld met helikopters en ongeveer 300 hectare met drones. Dat maakt samen zowat tien procent uit de lucht.
In vergelijking met landvoertuigen kunnen drones gemakkelijk opereren in gebieden die vanaf de grond moeilijk bereikbaar zijn, zoals wijn in terrasbouw, heuvelachtige gebieden en moerasgebieden. Het drifteffect is bovendien minimaal en de spuitstoffen worden alleen verdeeld waar ze nodig zijn. De vlucht op lage hoogte en de stuwkracht die door propellers wordt gegenereerd garanderen een hoge kwaliteit van de behandeling. Dit wil zeggen: een gelijkmatige verdeling van vloeibare stoffen, die ook het onderste deel van de bladeren bereikt. Daarnaast is een drone vrij stil, is hij voorzien van koplampen en kun je er dus zelfs ‘s nachts mee werken.
Società Tartuca Industriale SA werd in 2010 opgericht. In de loop der jaren heeft het bedrijf verschillende systemen ontwikkeld voor detectie, metingen en controle – ook thermografisch – gericht op het opsporen en voorkomen van anomalieën in verschillende toepassingssectoren. Vandaag de dag biedt de STI Società Tartuca Industriale SA, met het project Sky53, diensten aan waarbij drones worden gebruikt.
Het bovenstaande verhaal is een praktijkvoorbeeld van het feit dat drones een hulpmiddel kunnen zijn bij landbouwtoepassingen. Dat de drone alles gaat oplossen, is een fabeltje. Maar als we hem inzetten waar hij voordeel brengt ten opzichte van gangbare systemen, dan zit er zeker toekomst in. Vandaar dat er hier gekozen werd voor een ‘spuitsysteem’, dat zowel onder een drone als op een rij-onderstel kan worden gemonteerd. Wellicht ligt daar een stuk van de toekomst: landbouwmachines onder de vorm van modules die zowel vanuit de lucht als vanop het land aangedreven kunnen worden.