“Samen innoveren voor een betere toekomst”. In Mechatronica & Machinebouw van december 2021 heeft ALTEN samen met JOZ een artikel gepubliceerd over de ontwikkeling van de Barn-E: JOZ ontwikkelt al meer dan zeventig jaar mest- en voeraanschuifsystemen voor veehouders over de hele wereld. Als onderdeel van een nieuwe innovatieronde richting circular farming ontwierp het Noord-Hollandse bedrijf een agv. Voor de softwareontwikkeling riep het de hulp in van ALTEN.
De invloed van de mens op het klimaat staat hoog op de politieke agenda. Behalve voor opwarming van de aarde en de stijgende zeespiegel is er in Nederland ook veel aandacht voor de stikstofcrisis. Als gevolg van deze crisis is de maximale snelheid op de snelwegen verlaagd van 130 km/u naar 100 km/u. Voor burgers is dit de meest ingrijpende maatregel, maar er zijn sectoren die veel ingrijpender worden getroffen in hun werkzaamheden. Zo moeten de boeren de uitstoot van stikstof uit de verdamping van mest, in de vorm van ammoniak, aanzienlijk terugdringen. In de zoektocht naar een oplossing kon minister Carola Schouten van Landbouw, Natuur en Voedselkwaliteit op felle kritiek rekenen, met grootschalige demonstraties van de boeren als gevolg.
Het Noord-Hollandse JOZ is gespecialiseerd in het fabriceren van oplossingen voor de veehouderij . De slogan ‘home of the clean stable’ past dan ook bij dit innoverende bedrijf, dat met circular farming de veehouders hun vrijheid wil teruggeven. JOZ is ervan overtuigd dat technische innovaties aanzienlijk kunnen bijdragen aan de oplossing van de stikstofproblematiek.
In 2020/2021 heeft JOZ vijf productinnovaties geïntroduceerd die elk een schakel vormen in het circular farming-principe . Een daarvan is de Barn-e-mestrobot . Dit automatische geleide voertuig (agv) verzamelt de ontlasting van de koeien in de stal en deponeert deze op een vaste plek. De Barn-e is speciaal ontwikkeld voor dichte vloeren. Het frequent schoonmaken van de vloer zorgt voor een goede hygiëne in de stal en een verbetering van het dierenwelzijn. Tot slot neemt deze automatisering ook werk uit handen van de boer.
Uitdagende omgeving
Omdat er rekening gehouden dient te worden met de rondlopende koeien, is het geen optie om de Barn-e willekeurig rond te laten rijden, zoals een robotstofzuiger of een robotmaaier. Om de stal zo efficiënt mogelijk schoon te maken, moeten de koeien zo veel mogelijk worden vermeden. Wanneer de koeien worden gemolken, dienen de boxen te worden schoongemaakt. En wanneer alle koeien gemolken zijn, dient de melkstraat te worden gereinigd. Daarnaast mogen de koeien niet onnodig worden gestoord, om ze zo veel mogelijk rust te geven. Het is daarom belangrijk dat de routes van de robot vooraf worden bepaald, zodat deze kunnen worden ingezet voor de juiste situatie.
Om een route te kunnen rijden, moet de robot kunnen navigeren , rekening houdend met slip obstakels . Een koeienstal is echter een uitdagende omgeving voor robotnavigatie. Niet alleen door de koeien, maar ook door de mest die ze produceren. Het gebruik van sensoren is hierdoor niet triviaal. De robot wordt snel vuil, en daardoor zijn visuele sensoren, zoals camera’s, niet geschikt. Ook moet de robot waterdicht zijn om hem schoon te kunnen houden. Het gebruik van radiosignalen voor plaatsbepaling bleek ook uitdagend, door de demping van de bewegende koeien, de waterbakken en het gebruik van stalen constructies. Al deze uitdagingen in de stal maken het navigeren tussen de dieren een ingewikkeld probleem om op te lossen.
Bovendien is geen stal hetzelfde . Daarom is het van groot belang om de stal goed in te meten en te bepalen waar de boxen van de koeien, de waterbakken, de afstortplaats en eventuele afsluithekken zich bevinden. Vaak staan er ook nog obstakels in de stal, zoals paaltjes. Hierdoor ontstaat er een complex grondvlak waarover de robot moet kunnen navigeren.
Volgens de regelgeving moet de boer kunnen aantonen dat hij de stal goed en tijdig schoonmaakt . Met de Barn-e wordt deze schoonmaak geautomatiseerd en worden gelijktijdig verschillende ritten geregistreerd . Hiermee wordt de boer ontlast en kan hij aantonen dat hij de stal op tijd reinigt.
Routeplanner
JOZ is van origine een klassiek mechanisatiebedrijf, maar het heeft de laatste jaren flink ingezet op software. Door de samenwerking met ALTEN wil het de softwareontwikkeling naar een hoger niveau brengen. Een team van ALTEN-consultants werkt nu nauw samen met de engineers van JOZ. Op deze manier komt de kennis over de ontwikkeling, en het onderhoud en testen van technische software samen met de kennis van de veehouderij en de ontwikkeling van complexe veerobots. Verder helpt ALTEN bij de introductie van methodieken zoals Agile Scrum . Door deze samenwerking en het bundelen van krachten werken JOZ en ALTEN samen aan innovaties binnen de agrarische sector.
Een van de problemen bij de bestaande aanpak was dat de navigatieroutes werden gecreëerd door de robots door de stal te begeleiden. Deze methode van installatie is zeer tijdsintensief, wat JOZ ertoe aanzette om op zoek te gaan naar een nieuwe oplossing voor het maken van routes. Daarnaast wil JOZ innoveren en moderniseren door veel functionaliteit toegankelijk te maken voor mobiele apparaten.
De nieuwe oplossing voor het creëren van de routes maakt gebruik van meerdere applicaties. Om te beginnen is er Sam , een tekenprogramma waarmee dealers de stal intekenen na het inmeten. Die staltekening vormt de input voor het programma Sketch , waarmee de boer de gewenste routes van de robot kan bepalen en intekenen. Met het gebruik van de Sam- en Sketch-applicaties wordt de verantwoordelijkheid bij de derde partij gelegd, terwijl de geschreven software de kwaliteit van het grondig en efficiënt schoonmaken van de stallen waarborgt. Dit wordt bereikt door de gebruiker direct feedback te geven op zijn tekenacties. Zo worden fouten voorkomen en wordt het gewenste gedrag benadrukt. Naast het leveren van kwaliteit is het ook zeker van belang dat de applicaties eenvoudig zijn in gebruik, zodat verschillende stallen en de routes voor de Barn-e snel kunnen worden ingetekend.
Naast Sam en Sketch is er de Route Manager-applicatie. Die kan de boer gebruiken voor het plannen van de dagelijkse routes; dit kan zowel via een app als in een browser. Hiermee is het voor de boer mogelijk om de boxen van de koeien schoon te maken tijdens het melken of een niet-drukbezochte gang te reinigen.
Met de applicaties Sam, Sketch en Route Manager zet JOZ een stap in de toekomst waarmee het hoopt zijn bijdrage te kunnen leveren aan een gezonde en sterke agrarische sector.
Dit artikel is geschreven door ALTEN consultants: Job Mensen, Dennis Alberts en Wilco Boeije. Wil jij als software engineer werken aan soortgelijke innovaties? Check onze vacatures hier.
