A novel adaptation strategy for forage production under wet growing conditions - robotization and high quality forages

Hovedmålet for GrassRobotics-prosjektet var å etablere et bærekraftig driftssystem for grovfôrhøsting i form av en lett robot med slåtte-, oppsamlings- og transportutstyr i kombinasjon med relevante frøblandinger som er egnet for mange høstinger i en lengre og våtere vekstsesong. Prosjektet undersøkte fordeler og ulemper ved å ta i bruk en lettvektsrobot med spesialtilpasset utstyr til høsting av gras, og testet frøblandinger tilpasset hyppige høstinger for økt fôrverdi. Prosjektet estimerte produksjonsrespons hos melkeku og beregnet lønnsomhet i forhold til fôrkostnader og produksjonsinntekter ved innføring av flere høstinger. Prosjektet studerte også miljøeffekter av lett utstyr og mange høstinger på jordpakking, rotutvikling og næringsopptak. To forskjellige forsøksfelt ble etablert ved NIBIO Fureneset ved oppstart av prosjektet. Det ene feltet ble hovedsakelig benyttet til forsøk på avling, fôrkvalitet og jordpakking. Det andre feltet var satt av til testkjøring for slåtteroboten. Gjennom tre sesonger fulgte forskerne ved NIBIO Fureneset to forskjellige innhøstingsregimer på det første forsøksfeltet: En del av feltet ble slått tre ganger og pakket med traktor og rundballepresse, mens en annen ble slått fem ganger og pakket med slåtterobot. Det ble tatt ut jordsylinderprøver på forsøksfeltet gjennom sesongen, og disse ble analysert for ulike jordfysiske egenskaper. Jordfuktighet og -temperatur ble målt kontinuerlig ved hjelp av sensorer installert på to dybder ute på forsøksfeltet, mens jordmotstand ble målt før og etter pakking. Tørrstoffavling ble registrert ved hver slått, og nitrogeninnhold i avlingen ble målt gjennom kjemiske analyser. Ensileringsprøver av plantematerialet fra slåttene ble lagret i tre måneder og deretter analysert for næringsinnhold og fôrkvalitet. For å følge planteutviklingen av de to forskjellige frøblandingene ble det også tatt ut planteprøver for å sortere grasarter. Prosjektet gjennomførte en rekke feltforsøk og demonstrasjoner av robotisert slått, oppsamling og transport av gras, både ved NMBU på Ås og ved NIBIO Fureneset. To Thorvald-roboter fra prosjektpartner Saga Robotics sto til disposisjon for forskerne i dette prosjektet. Den ene roboten ble hovedsakelig benyttet i jordpakkingsforsøk ved NIBIO Fureneset, mens den andre ble brukt til å teste slåtteutstyr og innhøstingsutstyr. Robotene ble også benyttet av masterstudenter ved NMBU. Prosjektets ph.d.-stipendiat benyttet robotene til testing av et sikkerhetssystem utviklet i samarbeid med forskere ved NMBU og University of Lincoln i Storbritannia. Utstyr for opplukking og transport av graset etter slått ble utviklet av forskere og ingeniører ved NMBU i samarbeid med prosjektets industripartnere HMR Voss og Orkel. GrassRobotics-prosjektet har nådd det stadiet hvor vi har vist at robotisert innhøsting av gras kan fungere. Neste steg er å gjøre dette til et kommersielt produkt. Dette er ikke innenfor rammen av prosjektet, men vil være et foretrukket resultat av prosjektet. Prosjektet har konkludert med at konseptet er mekanisk levedyktig, og at det gir mening fra et agronomisk og økonomisk synspunkt. Neste steg vil være å finne et kommersielt selskap som kan ta konseptet videre til et nivå der vi kan levere robuste og pålitelige roboter til hele industrien.

The GrassRobotics project has shown that from a mechanical, biological, operational and agricultural point of view, it is viable to cut and collect forage up to five times in a season using autonomous robots. This has never been shown before at this scale. The project serves as a basis for taking this idea further and develop it into a fully commercial product. The main scientific contributions of the project is the development of a safety system for navigation in the vicinity of humans. We have also developed several devices for attaching cutting and collection mechanisms to the robots. Furthermore, we have shown that it is economically viable to use small autonomous robots for this task. A final impact of the work if the solution is taken to a fully commercial product is the potential reduction of imported feed. It is a stated goal to reduce this and this can have a significant impact on the environment.

A novel adaptation strategy for forage production under wet growing conditions - robotization and high quality forages (GrassRobotics) is a 4 year interdisciplinary project aiming to develop and test an equipped robot for cutting, collecting and transporting forage grass to a stationary bailing site. The project will increase the knowledge base for forage production substantially with a new approach of increasing the efficiency of forage production. Due to wet growing conditions and commonly used heavy tractors and bailing equipment, the time windows for ley harvesting are shortened during the last decades, resulting in forages of lower forage nutritive quality than necessary. Also, soil compaction and less optimal conditions for plant growth is a consequence in a situation where the dry matter yield in grassland is lower than expected from the plant nutrients supplied. A novel agricultural robot will be developed to work specifically for the application at hand. The project will during the three ley years reveal the impacts of a lightweight harvesting robot in comparison with conventional heavy tractor and bailing equipment on plant growth, soil conditions and cost efficiency. Compared to conventional equipment used for bailing, frequent robotic harvesting is expected to increase forage quality, plant growth and the root:shoot ratio. Since lightweight robots are expected to reduce soil compaction, the time window for ley harvesting will increase, and so will the dry matter and nitrogen yield. The cost benefit of improved feed quality with robotized harvesting of forage will be assessed to see how robotized harvesting reduces the production of cost of silage, the energy use in silage production and the need for concentrate in the ruminant diet. Results will be disseminated with the intention to show how this lightweight harvesting robot works in practice and with regular demonstrations and discussions with farmers and the agricultural industry.