Kilde til artiklen: # 61

Droner kan fra luften styre ukrudt-sprøjtende robotter nede på jorden, og styre robotten hen til ukrudtet i marken.

En drone, der er afprøvet over marker i Danmark, kan få øje på de små farvevariationer, der afslører tilstedeværelsen af ukrudt blandt afgrøderne. Koordinaterne for stedet, hvor ukrudtet findes, kan derefter sendes ned en robot, der kører på jorden, og give den besked om at sprøjte de tætteste ukrudtsområder. Dette reducerer behovet for at sprøjte hele marken.

UNLEASH robotten er et ASETA-projekt, der ledes af Anders La Cour-Harbo fra Aalborg Universitet. Det sigter mod at nedsætte brugen af herbicider ved at koncentrere ukrudtbekæmpelse til kun at ske på de steder, hvor der er størst behov for det.

[Illustration: Ferdinand Ruiz]

Projektet benytter et kamera, der er fastgjort til en drone, der kan kortlægge markerne. Kameraet er indstillet til kun at hente visse dele af lysspektret, nemlig de dele af lysspektret, der svarer til lyset, som reflekteres fra ukrudtet i afgrøden. Det kunne f.eks. være agertidsler, der træder frem, fordi de absorberer bestemte lysspektre mere end de omkringliggende roeplanter gør. Informationen herom sendes tilbage til en central computer, hvor det bruges til at opdatere tidligere flyvningskort over markfelterne [ref.1].

Systemet identificerer derefter de områder, der er tættest bevokset med ukrudt, og sender et robotkøretøj hen for at se nærmere på stedet og muligvis sprøjte stedet. Alt kan ske automatisk. Det eneste sted, hvor der er brug for mennesker er når der skal defineres grænser for det område, der skal undersøges. Drone-systemet testes i øjeblikket i Danmark.

La Cour-Harbo og hans kolleger fra Aalborg Universitet planlægger at tilføje yderligere sensorer til deres drone og bruge bedre dataanalyse-systemer, hvorved man vil kunne lave kort, som også giver oplysninger om jordens næringsniveau, afgrødens vækststadie og graden af skadedyrsangreb. ASETA-forskerholdet har beskrevet systemet på et symposium om intelligente autonome køretøjer, der blev afholdt i 2013 i Gold Coast, Australien.

Et problem med systemet kan være, at det måske kan være vanskeligt at bruge for landmænd, der ikke er fortrolige med teknologien, men fremtidige versioner vil kunne forenkles og designet vil kunne gøres mere brugervenligt.

Ken Giles fra University of California, Davis, som arbejder med at bruge helikoptere til sprøjtning, ser metoden med droner og robotter på jorden som en oplagt fordel. Naturligvis vil man kunne bruge ubemandede helikoptere, der medbringer pesticider, men pesticidfyldte helikoptere vil udgøre en større sikkerhedsrisiko end landkørende robotter, der bringer ukrudtsmidlerne.

Drones har medført kontroverser om nysgerrig overvågning i USA og problematisk brug i krig, men kan have en stor fremtid i ubemandet styring af landbrug. Små landbrug forventes at kunne spare penge og ressourcer ved større præcision. Store landbrug vil kunne kortlægge afgrødernes sundhed og udbytte over store områder, som tidligere måttes udføres til fods for at påvise behov for vanding eller gødning. Remote sensing er allerede blevet afgørende for driften i mange store landbrug. Satellitter og luftfartøjer medbrinber bl.a. termiske infrarøde sensorer, der måler varme og derudfra kan bestemme afgrødernes sundhed. Traktorer bliver også udstyret med multi-spektrale kameraer, så de kan foretage målinger samtidig med at udføres deres job.

Men nu kan droner tilbyde billeder meget billigt. GPS tillader præcis notering af, hvor disse luftfotos er taget. CropCam er et RC svævefly, der er udstyret med et Pentax digitalt kamera. Det drives manuelt eller forudprogrammeres medens det stadig er på jorden og bruges til at levere billedmateriale til landbrug, skovbrug, miljø og andre anvendelser. En anden er Airrobot's ARB100-B. der anvendes i Frankrig til landbrugsopmålinger. Over 2400 Yamaha Rmax ubemandede helicoptere bruges allerede i landbrug i Japan, Sydkorea og Australien og koster 125.000 dollar hver) [ref.2].

RMAX kan gøre mere end blot overvåge landbrug. Den er udstyret med en sprøjte, der kan sprede granulat, belagte korn og gødning. Dronen er smart nok til at fortælle operatøren, når flyvehastigheden er for høj for optimal spredning af materialet. Den tilbyder landmanden en sjælden mulighed for at skalere op, og op til seks RMAX kan betjenes samtidig.

Stadig flere landmænd vælger droner frem for traktorer. Foreningen for Ubemandede Vehicle Systems International (AUVSI) anslår i en rapport fra 2013, at 90 procent af de potentielle markeder for droner vil blive brugt til offentlig sikkerhed og præcisionslandbrug. I oktober 2012 havde 81 byer i USA ansøgt om godkendelse til at bruge droner. Rapporten forudsiger, at udbredt anvendelse af droner vil indsprøjte 82 milliarder dollar i den økonomiske aktivitet og generere op til 100.000 nye arbejdspladser mellem 2015 og 2025 [ref.2].

Der er to typer af droner, der markedsføres for landbruget. Den første er en fastvingede model, der ligner et miniature stealth bombefly. Fastvingede modeller kan flyve i en time og dækker omkring 600 acres pr flyvning afhængig af vejrforholdene. Vngespændet er omkring fem meter. Denne type bruges til at kortlægge hele marker. En anden type er en model med roterende vinger. Dette er en dyrere løsning. Flyvetiden er kun 15 til 20 minutter. Det ligner en helikopter med fire roterende vinger. Den dækker 50 til 100 acres pr flyvning. Den er bedst egnet til optagelse af video eller faste billeder, som kan være detaljerede og med høj opløsning for infrarød analyse. Efter flere års målinger bliver det muligt at identificere væksttendenser inden for markskellet og påvise, om særlige problemer er blevet afhjulpet. Det kan bruges til stedspecifik forvaltning af gødning og pesticider. Droner kan også bruges til at tælle og kontrollere kreaturer, eller sikre at vandingssystemer fungerer korrekt. Nogle steder kan droner være en erstatning for en border collie, og kan tænkes anvendt til at flytte husdyr til og fra deres folde og græsningsarealer – fra landmandens kontor. I den travle plantnings og høstsæson vil det ikke være nødvendigt at køre ud på marken for med og vand – for det ville kunne leveres med faldskærm på hver udpeget GPS-koordinat. Det samme kunne gøres med nødvendige reservedele og værktøjer, hvis f.eks. en slåmaskine gik i stykker et sted ude på en mark. Droner ville kunne bruges til at jage gæs og rådyr bort fra en afgrøde [ref.3]. Ordet "drone" tendens til fremmane billeder af fly, der dræber terrorister eller uhyggelige overvågningsværktøjer. I engelsktalende lande bruges – for at undgå det militært-værdiladede "drone" – udtrykket "UAV" (unmanned aerial vehicle).

Eftersom droner kan flyve i lav højde kan de skaffe meget detaljerede billeder af de dyrkede arealer, sagde Chris Anderson, administrerende direktør for 3D Robotics og tidligere chefredaktør på tidsskriftet Wired, da han deltog på en to-dages fejring af DIY teknologi, do-it-yourself. Måske er droner ikke do-it-yourself teknik for alle, men de er billige og bliver stadig billigere.

Samtidig bliver landbrugene større, og dermed mere uensartede og vanskelige at overskue. Man kan tæppebombe hele afgrøden med fungicid i juni, fordi svampeinfektioner typisk slår til i juli, men måske ville sprøjtningen kunne undgås nogle steder, hvis man kendte vandsituationen i detaljer på marken.

Chris Anderson er ved at udvikle små, lette droner lavet af flamingoskum og med en autopilot til 170 dollar som hjerne til flyet. Droner kan gemme ultrapræcise GPS-koordinater for hvert billede de tager, og billederne kan sys sammen til et præcist billede af, hvad der sker på jorden.

Tidlige tegn på skader af planter viser sig i klorofyllet, plantecellernes energimaskiner, hvilket kan ses på infrarød og nær-infrarøde billeder, der kunne være taget af droner.

Droner kan også bruges ved vinmarker for at lave bedre vine, ved at identificere områder, hvor jorden har rigere fugtindhold. Så ejerne af vinmarker kan have større kontrol over deres vine ved at sortere druerne baseret på den jord, hvori de voksede [ref.4].

Droner kan programmeres til at følge GPS-punkter eller til at følge objekter på jorden, som bevæger sig. De ville kunne bruges til at overvåge store områder for tyve, som stjæler landbrugsudstyr og husdyr.

Jesper Rasmussen fra Københavns Universitet (landbohøjskole-sektionen) og kolleger har påvist, at billeder taget af en drone fra 50 meters højde, og som dækker 0,2 hektar, der ikke har mistet vigtig information om forekomsten af ukrudt i forhold til den sande tilstand ved direkte vurdering på jorden. Flerårigt ukrudt kan påvises med droner, viser forsøg. Faktisk er droner relativ let at integrere i ukrudtsbekæmpelsen, viser forsøgene. Men indtil nu har små droner faktisk endnu ikke fået indpas i ukrudtsbekæmpelsen [ref.5].

Ubemandede luftfartøjer kan være fastvingene eller med rotorer. De fastvingede typer må flyve relativt hurtigt for at holde sig luftbårne. Deres billeder tages altså med hurtig, fremadgående bevægelse. De rotorvingede typer flyver meget langsommere og kan i praksisk flyve i lavere højde. De kan tage billeder med jævne mellemrum, som på grund af overlapningerne efterfølgende kan sammenstykkes til et større billede.

Eksempelvis kan en rotor-drobe (en hexacopter med 6 rotorer, Hexa XL fra HiSystems i Tyskland) kan holde sin position, hvis det ikke blæser mere end 13 meter pr. sekund, og kan programmeres til automatisk at flytte sig mellem 30 GPS-waypoints. De vejer 2,2 kilo og kan f.eks. medbringe et camera, der vejer 400 gram og kan med 6600 milliAmperetime-litium-ion-polymer-batteri flyve i 15-20 min. Fpr at holde sin position skal den medbringe gyroskop, accelerometer, kompas, GPS og højdemåler. Den må ikke flyve højere end 100 m. Cameraet kan f.eks. tage 10 megapixel-billeder hvert 5. sekund. Software (imaging-crops.dk) måler hvor mange pixels, der er grønne. Derved opnås viden om bladarealet. Derimod vil måling af lysspekter-intervaller kunne give mere præcise målinger. Flyvning i 5 meters højde giver en billed-resolution på 1,7 mm pr. pixel og billedet dækket 29 kvadratmeter. I højderne 15 m, 25 m og 50 m opnås billed-resolutioner på 5, 8½ og 17 mm pr. pixel og billedet dækker henholdsvis 262, 728 og 2911 kvadratmeter.[ref.5 tabel1]. I forsøget kunne man ikke bruge billederne fra 25 og 50 m højde til at skelne mellek blade og jord.

Når en afgrøde harves for at fjerne ukrudtet går det selvfølgelig delvis ud over afgrøden selv. Siden 2007 har kan studeret afgrødernes modstandskraft mod at blive harvet ved hjælp at luftbilleder (der som standard består af 4 billeder, hver dækkende 1 kvadratmeter, lodret over det harvede areal).

Om foråret kan det være svært at skelne mellem ukrudt og de unge afgrødeplanter. Men hvis afgrøden er sået i rækker kan ukrudt påvises imellem rækkerne, og de forskellige grønne farvenuancer kan evt. også bruges.

Forskellige typer af ukrudt skal bekæmpes på forskellige måder. I praksis skal man på forhånd vide, hvad der skal sprøjtes imod. Her kan dronerne bruges til at give denne forhåndsviden. Det er dog stadig vanskeligt at få billedanalyseværktøjet til at skelne mellem de forskellige typer af ukrudt, bortset fra flerårigt ukrudt. Desuden kan forskellen på bladenes orientering, når de ses fra luften, bruges til at bestemme ukrudtet. Derimod er kortlægning hurtig – det tager kun få minutter af kortlægge en hel hektar. Det er ikke vanskeligt at skaffe billedmaterialet – udfordringer ligger i at analysere billederne.

Læs mere [Ref.1: New Scientist]

Læs mere [ref.2: singularityhub]

Læs mere [ref.3: Mike Rankin, Crops and Soils Agent, UW Extension-Fond du Lac County]

Læs mere [ref.4, livescience]

Læs mere [ref.5, weed research, Jesper Rasmussen m.fl.] Læs mere [ref.6, powerpoint af Jesper Rasmussen m.fl.] Kontaktoplysninger: http://vbn.aau.dk/en/persons/anders-la-courharbo(b77b18f5-cfd8-413a-99d6-722226da105c).html.

Tegn abonnement på

BioNyt Videnskabens Verden (www.bionyt.dk) er Danmarks ældste populærvidenskabelige tidsskrift for naturvidenskab. Det er det eneste blad af sin art i Danmark, som er helliget international forskning inden for livsvidenskaberne.

Bladet bringer aktuelle, spændende forskningsnyheder inden for biologi, medicin og andre naturvidenskabelige områder som f.eks. klimaændringer, nanoteknologi, partikelfysik, astronomi, seksualitet, biologiske våben, ecstasy, evolutionsbiologi, kloning, fedme, søvnforskning, muligheden for liv på mars, influenzaepidemier, livets opståen osv.

Artiklerne roses for at gøre vanskeligt stof forståeligt, uden at den videnskabelige holdbarhed tabes.