Farmaid: Autonome Robot voor Precieze Plantziektedetectie & Markering

Farmaid is een compacte, batterij-aangedreven robot die autonoom kasomgevingen afstreken, geavanceerde computer-vision-modellen gebruikt om ziekteplanten te identificeren en ze markeert met een niet-toxische, milieuvriendelijke verf. Door handmatige inspecties te vervangen, vermindert het de arbeidstijd drastisch en elimineert inconsistenties die ontstaan door uiteenlopende mobiele apparaten die door boerderijwerkers worden gebruikt.

Geïnspireerd door het onderzoek van PlantVillage en IITA, pastte het team het open-source DonkeyCar-platform toe om een robot te creëren die beweegt zonder gewassen of grond te beschadigen. Het systeem gebruikt dubbele Raspberry Pi-camera's – één gericht op het loof voor ziekteclassificatie, de ander naar voren gericht voor obstakelvrije navigatie. Neuraal-netwerk-inferentie draait lokaal op de Pi's, wat realtime besluitvorming zonder cloud-afhankelijkheid mogelijk maakt.

Belangrijkste voordelen zijn:

• Uniforme, herhaalbare ziekte-markering over hele boerderijen.
• Eliminatie van handmatige telefoon-gebaseerde tagging, inspectietijd met tot 70% verminderd.
• Laag operationeel voetafdruk, toestaat deployement op meerdere boerderijen zonder dure apparatuurwissels.

Kern technische uitdagingen waren:

• Een chassis ontwerpen klein genoeg om kwetsbare zaailingen niet te verpletteren.
• Zorgen voor soepel navigeren op diverse kassubstraten zonder grondverdichting te veroorzaken.
• Een veilig, omkeerbaar markeringmechanisme implementeren dat biologisch afbreekbare verf gebruikt.
• Een betrouwbare testomgeving samenstellen en een gelabelde dataset voor validatie verkrijgen.

Het team – leden van de Detroit en Ann Arbor Autonomous Vehicle Meetup-groepen – bracht expertise in robotica, computervisie en mechanisch ontwerp samen. Zonder budget en met elk lid full-time bezig, vestigde de groep een robuuste workflow: wekelijkse videoconferenties, gedeelde GitHub-repositories, en een duidelijke mijlpaalkalender. Ondanks beginproblemen met prototype-chassis en oneffen kasterrains, leverden iteratieve verfijningen een robuust, metaal-versterkt frame dat hoge-stroom motoren en lichtgewicht wielen ondersteunt, grondschade voorkomt en wendbaarheid behoudt.

Camera-paal en Verlichting

Een lichtgewicht koolstofvezel-paal, afkomstig van een garagverkoop, werd 3D-geprint met dubbele camerabeugels. Een 1,2V zonnepaneel levert verlichting, terwijl een aangepast 12V RGB LED-systeem – gebouwd van hergebruikte speaker-lichtjes en een pilletjesfles-diffusor – realtime statusindicatoren biedt. De Arduino-controller stuurt de RGB-lichten via een relais, wat kleurcodering voor navigatiestatus en ziekte-markers mogelijk maakt.

Over het algemeen vertegenwoordigt de Farmaid-robot een schaalbare, laag-kost oplossing voor moderne precisielandbouw, wat aantoont dat vrijwilligers-gedreven, open-source hardware echte, meetbare impact kan leveren op gewasgezondheidsmonitoring.