Skyter ugress med mikrodråper

Kilter AX-1 skal være den første helautomatiserte landbruksroboten som bruker dyp maskinlæring for å skill ugress og nyttevekster, og slippe en presis mengde ugressmiddel direkte på ugresset uten å berøre avlingen eller jorden. – Vår patenterte dyseteknologi reduserer bruken av ugressmidler med 95 %, hevder daglig leder Anders Brevik.

Utfordringer

Med stadig flere forbud og begrensninger i bruk av plantevernmidler har bøndene fått store utfordringer med å dyrke lønnsomt – eller dyrke noe i det hele tatt. I et forskningsprosjekt for 12-13 år siden ble det derfor satt i gang et forskningssamarbeid mellom Norsk Landbruksrådgivning, NIBIO (Norsk institutt for bioøkonomi) og utviklingsbedriften Adigo AS for å finne mulige løsninger. Alt ble prøvd, fra å skyte mikrobølger på ugresset, til å bruke laser, varme, mekanisk luking med mer.

«Dråpeprinter»

Prosjektet kom imidlertid frem til at å bruke minimalt med kjemi og legge det «på riktig plass» ville være en god løsning. Dermed ble det utviklet en prototyp med kamera, lysboks, en «drop-on-demand» printer og en PC med klassisk maskinsyn. Sistnevnte utviklet av samme mann som stod bak maskinsynløsningen på Mars-roveren Curiosity, og det viste seg å fungere bra under test.

Asterix

I perioden 2012-2017 utviklet Adigo roboten Asterix, som gikk på egne hjul og kunne detektere og sprøyte ugress. Roboten, som vant en innovasjonspris i 2017, dannet grunnlaget for etableringen av Kilter AS i 2020. Nå er selskapet i full gang med å selge ugressroboter kommersielt.

Manuell luking

I dag anvendes manuell luking i stor grad, ikke minst på grunn av strengere regulering av sprøytemidler. For eksempel har EU bestemt at bruken av plantevernmidler skal reduseres med 50 % fra 2020 til 2030. Men uten plantevernmidler risikerer bonden å tape 40% av avlingen.

Kjemikalier i mat

– I dag sprøytes gjerne hele jordet 3 ganger i løpet av en sesong. Det betyr at kjemikaliene kan ende i maten vår, noe som ikke er spesielt sunt. I tillegg er det lite effektivt, og som regel må det lukes likevel, forklarer Brevik.

Autonom løsning

– Det vi har utviklet, er en autonom bærer av sprøytemoduler, som er i stand til å detektere og sprøyte kun ugresset med høy presisjon. Blant annet har vi tatt frem en ny metode å dosere sprøytemiddelet på, kalt single drop technology (SDT), som «printer» middelet på ugresset, fremholder han.

Kunstig intelligens

Ugresset oppdages ved hjelp av kunstig intelligens som har lært seg hvordan de ulike plantene ser ut. I løpet av mikrosekunder kan ugress detekteres blant nytteplantene. En datamodul styrer 42 enkeltdyser i hver av de fem printerenhetene, slik at ugresset prikkes med akkurat nok ugressmiddel. Dråper på kun 1 mikroliter fordeles med en oppløsning på 6 x 6 mm.

Paradigmeskift

– Dette er et paradigmeskift i hvordan vi tenker plantevern, understreker Brevik. – Vi har til og med lagt inn egenskapene til ulike typer plantevernmiddel i programvaren, slik at det er enkelt å bruke de forskjellige, sier han. På testfeltene har man sett stor forskjell med og uten autonom sprøyting av plantevernmiddel, ifølge Brevik. – Med vår løsning har man fått gjennomsnittlig 40 % større avling enn med tradisjonelle metoder.

Ekstremt robust

Kim-Eigard Hines er ansvarlig for elektronikken ombord, og kan fortelle om et design som må være ekstremt robust, foruten å være nøyaktig. – Vi har mange ulike typer kunder, men felles for de fleste er at utstyret må kunne brukes «akkurat nå», pga vær og andre faktorer. Det må være pålitelig og kunne brukes lenge av gangen, og i tillegg må vi ha gode systemer for å kunne overvåke og rette feil hos kunden, uten å måtte reise ut hver gang. Der kan du si at vi er inspirert av bilindustrien, sier Hines.

Endring i landbruket

Ifølge Hines har landbruket endret seg mye bare de siste årene, og bøndene er både kjent med nye teknologier, og åpne for å ta i bruk nye ting. – Det er mye du kan gjøre med høyoppløselige bilder og nøyaktig posisjonering i en åker, men det er viktig å sette dette sammen på riktig måte, og samtidig gjøre det billig og robust. Vi tenker jo volumproduksjon, i tillegg til at løsningen må kunne tilpasses de enkelte kundenes behov, enten det gjelder type avling eller sporvidde, fremholder han.

Hybriddrift

Under «panseret» i en robot er elektronikken pakket inn i vanntette bokser som er godt beskyttet mot vann og støv. Kontaktene og kablene som benyttes er av type som er egnet for både agritek og bilindustri. Fremdriftssystemet er en elektrisk hybridløsning basert på batteri og aggregat, med elmotorer i hvert hjul. – Det valget er gjort ut fra vekt og oppetid. Disse robotene må kunne operere på kort varsel og lenge av gangen, forklarer Hines. Ladeinfrastruktur på jordene er det som oftest dårlig med.

Tilpasset elektronikk

På elektronikklaben har man tatt frem alt fra små styrekort til store, vanntette kretskort – alt egenutviklet. – Det er ikke spesielt komplisert elektronikk, men det er mange sære krav, kommenterer Hines. – For eksempel skulle man tro at blitslys var noenlunde hyllevare. Men for vårt bruk er det ekstremt viktig at lyset alltid er likt, under alle værforhold. Derfor måtte vi utvikle en blitslampe selv, fremholder han. I tillegg må mengden lys times riktig, både for å treffe målet og for å spare energi.

30 kort i hver

I én robot er det omkring 10 forskjellige kretskort, og 30 totalt. I dag benytter man en sentralisert datamaskin som tar seg av maskinlæringsbasert klassifisering. Bitmap av bildene lages imidlertid lokalt i hver sprøytemodul. Videre har man strømforsyningsenheter, sanntidssensorer på CANbus, mens bildeoverføringer går over Ethernet. Nå er man i gang med å utvikle en ny strømforsyning, som blir mer komprimert og tettere dimensjonert for oppgaven. Det betyr også mer tilpassede komponenter, sammenlignet med hyllevare.

I vekst

I 2023 solgte Kilter 8 kommersielle landbruksroboter. – Vi kunne ha solgt flere, men vi ønsker å automatisere mer av integrasjonsjobben for de enkelte kundene, for å spare tid. Det jobber vi med nå, og har bl.a. tatt frem en app som er ute både på Google Play og AppleStore, opplyser Brevik.

Selskapet er i vekst, og har planer om å ansette flere mennesker, inkludert innen elektronikk.