Lidar wordt steeds vaker toegepast in autonome systemen en robots. De technologie maakt het mogelijk om de omgeving in 3D waar te nemen en objecten nauwkeurig te detecteren. Dat is waardevol voor machines die moeten navigeren, obstakels moeten herkennen of hun omgeving in kaart moeten brengen. Door naar toepassingen buiten de agromarkt te kijken, ontstaan nieuwe ideeën hoe sensortechnologie zoals lidar in landbouwmachines waarde kan toevoegen.
Landbouwmachines kunnen veiliger navigeren, obstakels vermijden en hun omgeving beter begrijpen bij toepassing van lidar. Ook in situaties met modder, trillingen en wisselende lichtomstandigheden. Door te leren van toepassingen in andere sectoren ontstaan nieuwe ideeën voor praktische lidar-toepassingen in de agro. Daarbij maken we gebruik van robuuste lidars van Ouster, die goed presteren onder zware omstandigheden.
Uitdagingen in de agromarkt
Sensorintegratie in landbouwmachines brengt een aantal typische uitdagingen met zich mee:
- Stof en vuil
- Sterke trillingen door bijvoorbeeld rijdende machines
- Weersinvloeden zoals regen, zon en temperatuurwisselingen
- Complexe en onregelmatige objecten, zoals gewassen, balen of dieren
- Dynamische omgevingen, met bijvoorbeeld mensen, dieren of andere machines op het erf
Sensoren moeten dus niet alleen nauwkeurig zijn, maar ook robuust en betrouwbaar in zware omstandigheden. Dit zijn precies de omstandigheden waar veel autonome systemen in andere sectoren ook mee te maken hebben.
3 praktijkvoorbeelden van lidar-toepassingen
Voorbeeld 1: autonome robots
Trombia ontwikkelt autonome elektrische straatvegers die zelfstandig straten reinigen. Voor navigatie en obstakeldetectie gebruiken deze machines lidar-sensoren.
De uitdagingen van een autonome veegmachine hebben overlap met autonome toepassingen in de agrarische sector. Zo moet de machine betrouwbaar blijven functioneren in een omgeving met veel vuil in de lucht, wisselende weersomstandigheden en complexe objecten zoals stoepranden, voertuigen en voetgangers.
In deze toepassing maakt Ouster’s digitale lidar continu een 3D-beeld van de omgeving. Zo detecteert de machine obstakels en navigeert hij veilig.
Omdat lidar een actieve sensor is met een eigen lichtbron, werkt hij ook in het donker zonder extra verlichting. In situaties met stof of wisselend licht - waar camera’s moeite hebben - blijft lidar betrouwbaar functioneren.
In autonome agro-toepassingen moet een machine obstakels kunnen herkennen, veilig langs objecten navigeren en betrouwbaar blijven functioneren in een omgeving met stof en vuil. In de agro vertaalt dit naar bijvoorbeeld de onderstaande toepassingen:
-
Voeraanschuifrobot in een stal, die zelfstandig langs hekken en voerplaatsen rijdt
- Veldrobot die autonoom navigeert tussen rijen gewassen
Voorbeeld 2: autonome off-road voertuigen
Forterra ontwikkelt technologie waarmee defensievoertuigen zelfstandig kunnen rijden in uitdagende off-road omgevingen. Denk aan terrein zonder rijstroken, met weinig zicht, slecht weer en beperkte GPS. Hun systemen zorgen dat voertuigen onder deze zware omstandigheden veilig, stabiel en betrouwbaar blijven functioneren.
Lidar is een van de belangrijkste sensoren in de oplossingen van Forterra. Het zorgt voor een continu en nauwkeurig 3D-beeld van de omgeving, rondom het hele voertuig. Met de digitale lidar-sensoren worden afstanden en obstakels nauwkeurig gemeten. Daardoor kunnen deze autonome voertuigen veilig rijden, zonder rijstroken of vaste referentiepunten.
In omgevingen waar zicht en GPS minder betrouwbaar zijn blijft lidar goed functioneren. Zo kunnen de voertuigen in complexe en onvoorspelbare situaties veilig blijven navigeren.
In de landbouw komen vergelijkbare uitdagingen voor, zoals offroad-navigatie, wisselend weer en vervuiling. Autonome oplossingen helpen het personeelstekort op te vangen, bijvoorbeeld:
-
Zelfrijdende tractors
-
Onbemande veldrobots
- Andere voertuigen die zelfstandig werken op akkers en weilanden
Voorbeeld 3: mapping met drones
Deep Forestry ontwikkelt autonome inspectiedrones die met lidar complexe omgevingen scannen en in kaart brengen.
Deze drone gebruikt een Ouster lidar systeem om een 3D-kaart van het bos te maken. Het systeem bepaalt de afstand tot elke boom en elk oppervlak en genereert zo een gedetailleerde puntenwolk van terrein en vegetatie.
In de landbouw kan lidar op een vergelijkbare manier worden ingezet als in bosbouw: het maakt een nauwkeurig 3D‑beeld van het terrein en de gewassen, waarmee analyses en slimme toepassingen mogelijk worden, bijvoorbeeld voor precisielandbouw. Voorbeelden van agro‑toepassingen zijn:
-
3D‑mapping van velden voor overzicht en planning
-
Volumemetingen van gewassen of oogstproducten
- Analyse van terreinstructuur en vegetatie voor betere gewasinzichten
Een point cloud-beeld, gegenereerd door een lidar-sensor. De omgeving is zichtbaar als duizenden meetpunten die samen een 3D-beeld vormen. Dit is wat een lidar ‘ziet’: een nauwkeurige 3D-weergave op basis van afstand en reflectie. Objecten zoals muren, voertuigen en obstakels zijn zichtbaar als duidelijke vormen in de puntenwolk.
Aandachtspunten bij integratie lidar
Voor OEM’s die lidar willen integreren in landbouwmachines is meer nodig dan alleen het plaatsen van de sensor. Lidar-systemen bieden voordelen, maar het succes hangt sterk af van hoe ze worden geïntegreerd, en hoe de data wordt verwerkt. Enkele belangrijke aandachtspunten zijn:
- Montagepositie
De positie van de sensor bepaalt het zichtveld en mogelijke dode hoeken. Vaak worden lidars hoger op de machine geplaatst voor een beter overzicht van de omgeving.
- Bescherming tegen vuil
Modder en water kunnen de optiek beïnvloeden. Afhankelijk van de toepassing kan een beschermkap, luchtstroom of reinigingsmechanisme nodig zijn.
- Trillingen
Landbouwmachines produceren vaak sterke trillingen. Een stabiele montage en trillingsdemping helpen om meetnauwkeurigheid te behouden.
- Dataverwerking
Lidar genereert grote hoeveelheden data. Voor real-time toepassingen, zoals navigatie, moet deze data snel verwerkt worden door de juiste software.
Praktische lidar-integratie met Ouster en Sentech
Voor de integratie van digitale lidar-sensoren werken we samen met onze partner Ouster. Hun sensoren vormen de rode draad in de praktijkvoorbeelden uit dit blog.
Samen brengen we de technologie in de praktijk: Ouster met de hardware, en Sentech met lokale ondersteuning en integratiekennis in Nederland. Zo maken we de stap van sensor naar werkende oplossing voor machinebouwers.
Webinar: lidar voor agro- en roboticatoepassingen
Werk je aan een autonome agro- of robotica-oplossing en overweeg je lidar? In onze webinar op 28 mei om 10:00 uur krijg je een helder beeld van de techniek én de praktijk.
In 30 minuten laten we je zien hoe lidar zich onderscheidt van andere technologieën, welke varianten er zijn en wat er komt kijken bij integratie in je machine. Maar je leert ook waar lidar binnen de agro-industrie echt waarde toevoegt. Technisch, concreet en gericht op engineers die werken aan autonome systemen. Meld je snel aan via de onderstaande knop.
