Δεν υπάρχει ακόµη κάτι χειροπιαστό – αλλά στο µέλλον ο έλεγχος των ζιζανίων µε ροµποτικές τσάπες θα µπορούσε κάλλιστα να γίνει ένα ενδιαφέρον εργαλείο για τους συµβατικούς αγρότες.
Προς το παρόν, οι παραγωγοί βιολογικών προϊόντων είναι η κινητήρια δύναµη για µεγάλο µέρος αυτής της εξέλιξης, καθώς αναζητούν λιγότερο δαπανηρές εναλλακτικές λύσεις για το ξεβοτάνισµα των καλλιεργειών µε το χέρι.
Βάση δεδοµένων για βαθιά Μάθηση
Η Farming Revolution από το Ludwigsburg, λίγο βόρεια της Στουτγάρδης, ιδρύθηκε µόλις πριν από τέσσερα χρόνια και ανέλαβε αυτήν την πρόκληση για αυτόνοµη ζιζανιοκτονία. Μέρος της οµάδας των εννέα ατόµων που εργάστηκε για αυτό, προέρχεται από το τµήµα γεωργικής ροµποτικής και Βαθιάς Μάθησης (Deep Learning) της Bosch. ∆ηµιουργήθηκε µια βάση δεδοµένων η οποία τώρα περιέχει 18 εκατοµµύρια εικόνες αποκαλούµενες ως «σχολιασµένες», οι οποίες είναι φωτογραφίες που συνδέονται µε πρόσθετες πληροφορίες. Η Τεχνητή Νοηµοσύνη (AI) τις χρησιµοποιεί για ανάλυση εικόνας. Για τη δηµιουργία της εκτεταµένης βάσης δεδοµένων εικόνων, η οµάδα τράβηξε φωτογραφίες περισσότερων από 80 διαφορετικών φυτών τη µέρα και τη νύχτα, σε ξηρές και υγρές συνθήκες, σε διαφορετικά εδάφη, σε δροσιά, σκόνη και λάσπη και σε κάθε στάδιο ανάπτυξης, και στη συνέχεια τα κοσκίνισε και τα κατηγοριοποίησε.
Η τεχνητή νοηµοσύνη επεξεργασίας εικόνας αναγνωρίζει διαφορετικές καλλιέργειες όπως ζαχαρότευτλα, λάχανο, µαρούλι, ελαιοκράµβη, καλαµπόκι και φασόλια, καθώς και επιλεγµένα ζιζάνια µε βάση το χρώµα, το ύψος ανάπτυξης, το περίγραµµα των φύλλων και άλλα χαρακτηριστικά.
Σύµφωνα µε τη Farming Revolution, το σύστηµα ταξινοµεί σωστά τα φυτά σε µέγεθος 1 cm σε ύψος µε αξιοπιστία 99%. Υπολογίζει επίσης τον προσανατολισµό των σειρών περικοπής µε βάση τις πληροφορίες εικόνας, έτσι ώστε το ροµπότ να µπορεί να κινηθεί κατά µήκος των σειρών.
Πολυφασµατικές κάµερες µε έγχρωµο κανάλι NIR
Για την αναγνώριση των καλλιεργειών, το Farming Revolution χρησιµοποιεί πολυφασµατικές κάµερες. Αυτές είναι τοποθετηµένες 50 cm πάνω από την επιφάνεια του χώµατος και έχουν ανάλυση 10 pixels ανά χιλιοστό στο επίπεδο του εδάφους. Τραβούν 10 φωτογραφίες το δευτερόλεπτο και ταυτόχρονα η AI επεξεργάζεται τις εικόνες.
Οι πολυφασµατικές εικόνες περιέχουν ένα έγχρωµο κανάλι στο εγγύς υπέρυθρο φάσµα εκτός από το πράσινο, το µπλε και το κόκκινο κανάλι χρώµατος. Από αυτές τις συµπληρωµατικές πληροφορίες, η τεχνητή νοηµοσύνη αντλεί περισσότερες πληροφορίες για τα φυτά – περισσότερες από ό,τι θα µπορούσε από φωτογραφίες που τραβήχτηκαν από κάµερα αληθινού χρώµατος.
Για να διασφαλιστεί ότι η περιοχή είναι πάντα σταθερά φωτισµένη, πολλά SMD LED εκπέµπουν παλµικό φως. Αυτές οι ειδικές δίοδοι εκποµπής φωτός συγκολλούνται σε πλακέτες κυκλωµάτων και µπορούν να ελεγχθούν ηλεκτρονικά. Και παρόλο που το Farming GT περνάει µέσα από τις σειρές χρησιµοποιώντας χειριστήρια κάµερας, χρειάζεται επίσης τα σήµατα θέσης διορθωµένα µε RTK από δύο δέκτες GNSS, ο ένας τοποθετηµένος στο µπροστινό µέρος και ο άλλος στο πίσω µέρος του µηχανήµατος.
Κεφαλές φρεζαρίσµατος και δόντια σκαλίσµατος
Το Farming GT διαθέτει έως και έξι µονάδες καλλιέργειας τοποθετηµένες µεταξύ των αξόνων. Κάθε µία είναι εξοπλισµένη µε τη δική της πολυφασµατική κάµερα και υπολογιστή επεξεργασίας εικόνας. Τα δόντια στις µονάδες παραλληλογραµµικής σύνδεσης είναι απλώς κανονικά δόντια σκαπάνης που λειτουργούν µεταξύ των σειρών ενώ περιστρέφονται οι λεπίδες στις ηλεκτρικές κεφαλές φρεζαρίσµατος που κινούνται στις σειρές, µία από τα δεξιά και µία από τα αριστερά.
Η Farming Revolution παρουσίασε την τρέχουσα έκδοση του ροµπότ σε µια συνέντευξη τύπου που διοργανώθηκε από τον Γερµανό παραγωγό ζάχαρης «Pfeifer and Langen» που συµµετέχουν επίσης στο έργο. Σε ένα χωράφι µε νεαρά φυτά τεύτλων, το ροµπότ καλλιεργούσε τόσο µεταξύ όσο και στις σειρές. Οι περιστρεφόµενες λεπίδες κόβουν ακόµη και µεγαλύτερα ζιζάνια σε άµεση γειτνίαση µε τα φυτά τεύτλων.
Ο αγρότης Clemens Eßer από το Erkelenz στη Ρηνανία εκτιµά ότι το ροµπότ αφαίρεσε περίπου το 85% των ζιζανίων στα χωράφια του. Η ταχύτητα προς τα εµπρός είναι αρκετά αργή, µόλις 1,08 χλµ./ώρα. Ο περιοριστικός παράγοντας εδώ είναι η µηχανική των βραχιόνων εάν οι περιστρεφόµενες λεπίδες στους βραχίονες πρέπει να λειτουργούν µε ακρίβεια και να µην βλάπτουν την καλλιέργεια.
Σύνοψη
Η Farming Revolution έχει αναπτύξει ένα σύστηµα αναγνώρισης φυτών µε βάση την τεχνητή νοηµοσύνη που χρησιµοποιεί πολυφασµατικές κάµερες και µια µεγάλη βάση δεδοµένων εικόνων στο παρασκήνιο για τη διάκριση µεταξύ διαφορετικών ειδών φυτών.
Αξίζει να σηµειωθεί εδώ ότι οι µονάδες σκαπάνης του νέου Farming GT συνδυάζουν τυπικά εργαλεία και περιστρεφόµενες λεπίδες που ελέγχονται ηλεκτρονικά για να περιστρέφουν το µαχαίρι µεταξύ της καλλιέργειας στη σειρά. Συνολικά 11 ροµπότ κατασκευάστηκαν από την Farming Revolution πέρυσι και έχουν χρησιµοποιηθεί σε περίπου 2.000 στρέµµατα.
