Beeld: Een zelfrijdende tractor haalt zelfstandig kisten fruit op tijdens de oogst.

Ze staan mooi op een rijtje: tientallen autonome voertuigen, of automated guided vehicles. Ze bevinden zich in een fabriekshal, waar ze meer dan genoeg manoeuvreerruimte hebben. Toch gebeurt er niets. De reden: een kegel blokkeert het voorgeprogrammeerde pad van het eerste voertuig in de rij. Pieter-Jan Note zag ze al genoeg passeren, dat soort komische filmpjes die op het internet circuleren. ‘In principe zijn die voertuigen autonoom, maar ze kunnen niet aan obstakelontwijking doen’, zegt de Core Lab Manager MotionS bij Flanders Make. ‘Ze blijven daar staan tot iemand de kegel weghaalt.’ 

De voertuigen waarnaar Note verwijst zijn nog bijzonder beperkt in hun kunnen. Ze opereren enkel in een specifieke context, bijvoorbeeld wanneer ze een lijn op de grond zien. Voor Flanders Make werkt Note mee aan een nieuwe generatie van zulke voertuigen. Die generatie is nu al stukken slimmer en autonomer. In één project lieten Note en zijn collega’s een voertuig door een gang vol obstakels rijden, die het dan zelf ontweek. 

Achter de schermen zetten Flanders Make en andere onderzoekscentra, samen met bedrijven, grote stappen in de ontwikkeling van industriële voertuigen. Het gaat dan om voertuigen bestemd voor de maakindustrie, maar ook voor de landbouw, logistiek en mijnbouw. Nieuwe technologieën als autonomie, drones en elektrificatie duiken er steeds vaker op. 

Flanders Make werkte onder meer samen met de voertuigbouwer CNH Industrial om een autonome tractor te ontwikkelen. ‘Er is zeker nood aan arbeidsbesparende technologie in de landbouw’, zegt Note. ‘Door de zware en tijdelijke aard van de job blijkt seizoensarbeid steeds moeilijker om vast te leggen, en boeren zien wel iets in het autonoom maken van processen. We willen ook repetitieve taken automatiseren, zodat de landbouwers of arbeiders zelf zich op andere zaken kunnen richten.’

Note en zijn team plaatsten een serie sensors op een bestaande tractor. Een softwaresysteem dat steunt op artificiële intelligentie verwerkt de bijbehorende data en maakt op basis daarvan beslissingen over hoe de tractor moet rijden. Als het doel van de tractor bijvoorbeeld is om van een punt A naar een punt B te rijden op een veld en het ziet een obstakel tussen die twee punten staan, dan ontwijkt de tractor dat object. 

Aanvankelijk ontwikkelde Flanders Make de sensors en software om auto’s en bussen zelfrijdend te maken. Nu past het onderzoekscentrum de technologie toe op industriele voertuigen. Volgens Note vindt in specifieke niches veel innovatie plaats, zoals in de landbouw. Volgens hem kan België daarin een verschil maken. ‘België heeft geen eigen autoproducenten meer. Wel aanwezig zijn nichefabrikanten: constructeurs van vorkliften, landbouwvoertuigen en drones. Met onze expertise maken we dat soort voertuigen ook autonoom.’ 

Belangrijke kanttekening: autonome voertuigen moeten uiteraard ook veilig zijn, zeker wanneer ze in fabriekshallen met mensen samenwerken. ‘Een vuistregel is dat een autonoom voertuig tien keer veiliger moet zijn dan wanneer een mens het zou besturen’, zegt Note. ‘Als ze die garantie niet hebben, zijn mensen terughoudend om de controle op
te geven. Je wil absoluut zeker zijn dat de machine veiliger is. In ons onderzoek leggen we daar een sterke nadruk op.’ 

De tractors die over de velden van morgen rijden zullen niet enkel aan de binnenkant veranderen. ‘Vandaag worden tractors steeds groter om arbeidsefficiëntie te verbeteren. Fabrikanten willen ervoor zorgen dat je met één bestuurder zoveel mogelijk percelen tegelijk kunt afdekken. 

Dat is het efficiëntst’, stelt Simon Cool, onderzoeksingenieur bij het Instituut voor Landbouw-, Visserijen Voedingsonderzoek (ILVO). ‘Maar als je met autonome tractors werkt, dan hoeven die machines niet meer zo groot te zijn. Dan evolueer je eerder naar samenwerkingen van kleinere machines.’ 

Die evolutie heeft een aantal voordelen. Kleinere machines zijn veiliger om mee te manoeuvreren. Bovendien gaan ze de verdere bodemverdichting tegen. Een van de bijwerkingen van grote, zware tractors is namelijk dat ze de grond sterk samendrukken, waardoor die degradeert en een deel van de structuur verloren gaat. Kleinere, autonome voertuigen die met elkaar samenwerken reduceren dat effect. 

‘In de toekomst krijgen we zwermen van kleine autonome tractors en robots te zien’, denkt Cool. ‘Een tractor kan er dan anders gaan uitzien, want elementen als de cabine mogen weg. De grote fabrikanten kijken voorlopig nog de kat uit de boom – ze zijn dan ook gespecialiseerd in de klassieke ontwerpen. Maar de laatste jaren duiken kleinere ondernemingen op met prototypes, en we zien zelfs landbouwrobots op de markt verschijnen.’ 

Naast autonome tractors doen binnenkort misschien ook drones hun intrede op landbouwvelden. ‘Drones moet je situeren in het bredere kader van precisielandbouw’, stelt ILVO-onderzoeker Jonathan Van Beek. ‘Ze kunnen variatie in kaart brengen in of tussen percelen.’ 

Precisielandbouw verwijst naar een tendens waarbij landbouwers geïnformeerd en nauwkeuriger te werk gaan. In plaats van een volledig veld te besproeien met pesticiden, meststoffen of water, zullen boeren dat bijvoorbeeld enkel doen op de specifieke lapjes grond waar dat nodig is. Dat is efficiënter en ecologischer. Het vereist wel een doorgedreven gebruik van data. Zonder die informatie weet de landbouwer niet welke acties waar nodig zijn. 

Drones kunnen een deel van die data verschaffen. Ze kunnen worden ingezet om belangrijke parameters voor gewassen te observeren. ‘In de eerste plaats overlappen drones met andere dataverzamelingsmethoden’, stelt Van Beek. ‘Denk maar aan camera’s op tractors, of beelden van vliegtuigen of satellieten.’ Al kunnen de toestellen ook actiever worden ingezet. In Duitsland gebruiken boeren drones om bepaalde soorten sluipwespen uit te zetten. Die wespen vallen plaaginsecten aan die de gewassen opeten.

‘Zulke technologie versterkt biologische landbouw en vermindert het gebruik van pesticiden’, stelt Jürgen Vangeyte, wetenschappelijk directeur bij het ILVO. ‘Tegelijk is het natuurlijk niet de bedoeling dat we technologie op zichzelf gaan pushen. Technologie is maar een onderdeel van een bredere aanpak om de landbouw duurzamer te maken.’ 

Bovendien ligt de business case voor drones vandaag nog wat moeilijk voor landbouwers. ‘Zeker in België. De wet schrijft voor dat je een gecertificeerde dronepiloot nodig hebt om de toestellen te bedienen’, zegt Van Beek. 

Toch voorspelt hij dat drones de komende jaren ook in deze contreien hun weg zullen vinden naar de landbouw. Eind vorig jaar introduceerde Europa een nieuwe regelgeving die het de boer makkelijker maakt om drones te gebruiken over het eigen grondgebied. Bovendien dalen de aankoopprijzen. 

Ook in warenhuizen kunnen drones het werk transformeren. ‘Tijdens het inventarisatieproces worden in warenhuizen regelmatig goederen gescand. Dat gebeurt momenteel manueel, werknemers moeten handmatig barcodes scannen’, zegt Eli De Poorter, die als ingenieur verbonden is aan de UGent en aan het onderzoeksinstituut imec. ‘Die klassieke aanpak heeft een aantal nadelen. Soms worden palletten niet meegeteld. De manuele inventarisatie is ook erg traag. Afhankelijk van het bedrijf gebeurt het dan ook maar een keer per maand of zelfs maar om het jaar. En in magazijnen met hoge rekken heb je ook nog eens hoogwerkers nodig, met de nodige veiligheidsrisico’s tot gevolg.’ 

Daarbij kunnen drones het verschil maken. De Poorter en zijn collega’s testten een systeem waarbij autonome drones de barcodes op palletten in magazijnen scanden – met succes. In een warenhuis zouden drones elke nacht kunnen uitvliegen om een inventaris te maken. In een volgend stadium kunnen die drones ook dienen om diefstal te voorkomen, of zelfs een brand vroegtijdig te detecteren. 

Niettemin is het een uitdaging om een drone binnen een magazijn te laten vliegen. ‘Outdoor is de foutmarge veel groter’, zegt De Poorter. ‘Daar kun je meer afstand houden van obstakels. Buiten kun je ook gps gebruiken voor de navigatie. Binnen is die niet beschikbaar. De omgeving is ook veel dynamischer binnen een magazijn, een drone moet daarop kunnen inspelen.’ 

Veiligheid is trouwens extra belangrijk binnen vier muren. ‘Drones vliegen soms aan vrij hoge snelheden. Als die een fout maken, dan kan dat werknemers in de omgeving in gevaar brengen’, aldus De Poorter. ‘Je hebt bovendien heel wat backups nodig, zoals extra rotors, maar ook back-upsensors. We gebruiken bijvoorbeeld niet enkel video om te navigeren, want dat is niet zo nuttig in donkere omgevingen. We combineren meerdere navigatiesensors die elkaar aanvullen, van cameraen radiosystemen tot laserscanners en gyroscopen. Als de ene technologie het laat afweten kan de drone alsnog operationeel blijven of op z’n minst veilig landen.’ 

Om ertsen doorheen open mijnen te transporteren, werkt de mijnbouwsector vandaag met erg grote, zware trucks. De Belgische start-up Behault wil die voertuigen autonoom maken. ‘Slimme technologie kan behoorlijk wat geld besparen’, stelt Geoffrey Ejzenberg, co-CEO en medeoprichter van Behault. ‘De kost om een ton ertsen over een kilometer te verplaatsen zou gevoelig dalen als we die vernieuwingen kunnen doorvoeren.’ 

‘De klassieke mijnbouw is niet sexy’, stelt Ejzenberg. ‘Ik heb zelf met die trucks gereden, en het is geen aanrader om dat fulltime te doen. Als operator ben je ook lange tijd op de site. Vandaag zijn er nog amper jonge mensen die in de Australische outback willen gaan rondrijden en er geen problemen mee hebben een maand van hun familie en vrienden weg te zijn. Die voertuigen autonoom maken zou dat euvel verhelpen. Het zou ook de algemene veiligheid ten goede komen. Elke industrie die dull, dangerous en dirty is moeten we automatiseren. Mijnbouw is er daar een van.’ 

Om van die ambities werk te maken, schakelde Behault zijn zusterbedrijf Autonomous Knight in. Samen met die onderneming ontwikkelt Behault nu een systeem waarmee trucks kunnen rondrijden zonder chauffeur. Dat doet ze door in te zetten op zogenaamde visiegebaseerde systemen. Binnen de wereld van autonome voertuigen zijn er twee strekkingen: bedrijven die steunen op visiegebaseerde systemen, die meestal via camera’s werken, en bedrijven die gaan voor lasergebaseerde technologie, zoals lidar. 

Volgens Ejzenberg zijn visiesystemen fijnmaziger en kunnen ze meer detail weergeven. Ze presteren wel minder goed in moeilijke omstandigheden, zoals wanneer het donker wordt of er een slechte zichtbaarheid is. Lasergebaseerde systemen zouden minder gedetailleerd zijn, maar wel breder inzetbaar. 

‘In onze sector dragen trucks al snel een lading van 240 ton’, stelt Ejzenberg. ‘Veiligheidsvoorschriften zeggen dat ze bij een noodstop aan volle snelheid binnen de 50 meter moeten kunnen stilstaan. Alle lidarsystemen die wij onderzochten detecteren een mens of een ander object van 18 meter ver. Ook als zo’n truck in orde is met de veiligheidsvoorschriften, vormt hij alsnog een gevaar.’ De start-up ontwierp een systeem dat mensen en obstakels van een grotere afstand kan opsporen, zodat de trucks wel op tijd stoppen. Bedrijven in andere sectoren toonden al interesse. 

De mijnbouwvoertuigen die Ejzenberg voor ogen heeft, zullen bovendien elektrisch zijn. ‘Een dieselmotor heeft veel onderhoud nodig. Elektrische motoren hebben veel minder bewegende onderdelen, wat de kost lager maakt voor operators.’ Ook het klimaat speelt mee. ‘Als je vier jaar geleden naar een mijnbouwbeurs ging, dan werden groene alternatieven niet serieus genomen’, zegt Ejzenberg. ‘Vandaag beseffen bedrijven dat de klimaatverandering een existentiële crisis vormt voor de sector. De ogen zijn geopend.’