Chytrá plečka Ullmanna zaujala i Švýcary. Dokážeme snížit využívání chemie o 80 %, říká zakladatel

Ekostartup Ullmanna o sobě dal poprvé vědět na konci loňského roku, kdy se svou chytrou plečkou získal stříbrné místo v soutěži CzechInvest Startup Challenge. V dalších měsících firma pracovala na podání patentu a dostala se i do švýcarského akcelerátoru Mass Challenge.

„Chceme škálovat ekologickou produkci pomocí umělé inteligence a robotiky, aby produkce byla ekologičtější a udržitelnější,“ vysvětluje spoluzakladatel firmy Martin Ullmann. Startup zatím vyrobil prototyp robotické plečky, na které testuje technologii, a postupně shání první zákazníky.

„Jde o řádkovou plečku, která plevel nevytrhává, ale pomocí nožů podrývá půdu, tedy v podstatě plečkuje, jako když někdo vezme motyku a okopává plevel, který pak uschne. Důležité je, že stroj primárně plevel nelikviduje, ale vytváří podmínky, které zamezují jeho tvorbě. A zároveň plečkováním dodává kulturním plodinám další živiny. Dělá se to tak už po staletí. Okopáváním kolem rostlinek se prokypří půda, tím se do ní dostane více kyslíku a zároveň v těch místech neroste tolik plevele. Okopávání také zabraňuje vypařování vody. Navíc, useknutý plevel na poli zůstane a po svém rozkladu vytvoří další biomasu. Používání herbicidů v případě konvenčního zemědělství lze díky našemu stroji snížit až o 80 % a pesticidů až o 40 %.“

Kontrola plevele pro zemědělce představuje jednu z nejdůležitějších činností. Škodlivé druhy totiž z pole vysávají živiny a zastiňují kulturní plodiny. Výnosy ze zapleveleného pole jsou tak mnohem menší, než by měly být. „Klasičtí a zejména menší zemědělci tento problém řeší využíváním chemie, což se ale nedá považovat za dlouhodobě udržitelnou metodu. Naopak mechanický způsob udržitelný je a jde vlastně o návrat k tomu, co se dělalo před čtyřiceti nebo padesáti lety,“ říká Martin Ullmann.

Když se potká ajťák a agronom

Martin Ullmann spoluzaložil firmu v roce 2019 se svým tchánem Jindřichem Ullmannem. „Já jsem ajťák a tchán je zemědělec, agronom a zároveň expert na cukrovou řepu. Jeden ze známých-farmářů za ním přišel s tím, že by chtěl pěstovat bio cukrovou řepu, což vyžaduje mechanické plečkování. Řešili, jak to udělat a že stroje, které jsou dostupné, jsou velice drahé a ze zahraničí. A mě nadchla myšlenka na propojení IT a zemědělství, kdy bychom strojově detekovali plodinu,“ vzpomíná Martin Ullmann. Nakonec dospěl k tomu, že problém kontroly plevele by se dal vyřešit prostřednictvím umělé inteligence, která by ovládala plecí nože.

„Naše zařízení se připojí za traktor na klasický tříbodový závěs, stejně jako jakékoliv další zemědělské stroje. Zemědělec tak kvůli používání našeho plecího stroje nemusí nic složitě nastavovat a může ho připojit na závěs, který využívá na všechno ostatní. Na plečce jen nastaví danou plodinu, kterou chce okopat, jede po poli a dívá se, jak to funguje. Plečka může být dvou-, šesti- i dvanáctiřádková a má vždycky dvojici plecích nožů, my tomu říkáme kultivační jednotka, a každá v řádku obsahuje kameru, výpočetní jednotku na ovládání nožů a potom samotné nože. Kamera snímá půdu v řádku a obraz posílá do počítače a ten vyhledává zvolené rostliny, třeba cukrovou řepu. Počítač vyhodnotí, jestli vidí řepu, případně kde se nachází a jak rychle se stroj pohybuje, a s ohledem na tyto informace ovládá plecí nože, které se před rostlinou rozevřou, objedou ji, aby ji neponičily, a za ní se zase zavřou.“https://www.youtube.com/embed/a5Tfw5t7iMA?rel=0

Aby bylo zařízení jednodušší na vývoj a na provoz, počítač detekuje pouze zvolené plodiny, nikoliv plevel samotný. „Je to mnohem jednodušší řešení než třeba u chytrých postřiků, které detekují právě plevel a stříkají chemikálie tam, kde jej najdou. Ale to znamená, že musí umět poznat různé druhy plevele a u každého vybrat vhodný postřik. Zároveň plevel musí být dostatečně velký, aby šel kamerou zachytit. Kdežto my, když plečkujeme, tak plevel třeba ještě ani nevylezl z hlíny, ale my už ho potlačíme. Je to tedy mnohem efektivnější, a pokud se to dělá správně, žádný plevel by tam ani růst neměl.“

Detekce plodin funguje na bázi strojového vidění a strojového učení. Startup má vytvořené datasety několika plodin. Největší množství obrázků sesbíral ke zmíněné cukrové řepě. „Ale pracujeme i s dalšími plodinami. Testovali jsme zelí, máme data pro dýně a potom například i pro česnek. Dá se říct, že můžeme dělat jakékoliv plodiny, které jsou košťáloviny nebo jsou v řádku s odpovídajícími mezerami. Teoreticky bychom mohli naši plečku nasadit i na kukuřici, pokud je setá na 45– až 50centimetrové řádky. Naopak vhodné to není pro obilí nebo cibuli.“

„U řepy máme přes 200 tisíc anotovaných fotek a ty používáme k učení, kdy natrénujeme model tak, aby uměl řepu na poli najít. Snímky máme nasbírané už za dvě sezóny, ale je důležité, aby byly co nejvíce různorodé. Model musí umět rozeznat plodinu od plevele, zároveň ale musí být dostatečně malý, a přitom výkonný a rychlý. Nejtěžší bylo vše skloubit dohromady tak, aby to fungovalo velmi rychle. Když jedeme třeba rychlostí 2 km/h, což je zhruba půl metru za vteřinu, tak na tom půl metru jsou tři až čtyři řepy. Takže stroj musí během vteřiny rozpoznat tři nebo čtyři plodiny, které nesmí nože přeseknout. A my jsme schopni jet skoro dvakrát tak rychle, takže člověk ani nestíhá sledovat, jak se nože otevírají a zavírají.“

Hardwarová část plečky běží na minipočítači Jetson od Nvidie. Snímky obdělávaného řádku pořizují běžné průmyslové kamery. Některé desky integrovaných spojů si pak firma navrhla sama. Softwarovou část startup vyvíjí sám v C++ s využitím frameworku CUDA opět od Nvidie. Každý řádek má tak vlastní kameru, výpočetní jednotku i ovladač čepelí.Autor: Ullmanna

Robotická plečka startupu Ullmanna.

Koncept zařízení je navržen tak, aby se při poruše dala každá z jednotek jednoduše vyměnit. „Na jednu stranu je řešení, kdy každá kultivační jednotka má vlastní hardware, celkově dražší než u centralizovaného řešení, na druhou stranu, bavíme o cenách v řádech stovek dolarů. A když se jedna jednotka pokazí, tak se jednoduše vymění a jede se dál, než kdybychom dělali centrální řešení, které je sice levnější na výrobu, ale složitější na nastavování a servis. Takhle je to odolnější a jednodušší pro zemědělce a pro pochopení.“

V některých situacích je plečka lepší než člověk

„Máme za sebou první sezónu, kdy jsme to testovali od začátku do konce. Čím je rostlina menší, tím je úspěšnost mnohem vyšší. Když jsme testovali s ideální velikostí rostliny, tak jsme jeli půl hodiny v kuse a výsledek byl perfektní, nezničili jsme ani jednu rostlinu. To bylo ale pole bez plevele, kde jsme rozlišovali jen plodiny, takže to jelo skvěle. Jakmile je tam plevel, tak hodně záleží, jak moc je rostlina vidět. Když je totálně zarostlá plevelem, tak je samozřejmě velice těžké to rozpoznat, ale i tak bych řekl, že stroj dosahuje takových kvalit, že je v některých situacích lepší než člověk a zvládá to extrémně rychle. Jsou situace, kdy nefunguje ještě úplně stoprocentně a musíme to zlepšovat, ale bavíme se třeba o úspěšnosti 99 procent,“ vysvětluje Ullmann, nakolik je jeho plečka při práci na poli spolehlivá. Každá omylem přeseknutá plodina totiž pro zemědělce znamená finanční ztrátu a farmáři nesou chyby nelibě.

„Snažíme se jim ale vysvětlit, že při aplikaci chemie také řada rostlin zahyne, hlavně ty menší, protože dostanou vysokou dávku. To ale zemědělci nevidí. Důležité při komunikaci se zemědělci je, jestli s nimi mluví ajťák, nebo zemědělec. Zemědělce naštěstí v týmu máme, takže je diskuze o dost lehčí. Ne všichni zemědělci jsou ale otevření moderním technologiím.“

Pokud už zemědělci mají přemýšlet o přechodu na hi-tech řešení, musí díky technologii podle Ullmanna dosáhnout vyšších zisků, jinak moderním řešením prý moc nevěří. „Navíc, Evropská unie metodou cukru a biče bude postupně zakazovat používání chemických postřiků a více dotovat ekologické zemědělství. To postupně donutí zemědělce používat více udržitelné způsoby pěstování. Oni se pak budou dívat, co je na trhu k dispozici, a uvidí, že naše řešení není kouzelná skříňka, která se zapíchne do pole a pak tzv. někde v cloudu něco spočítá, řekne farmáři ‚měl byste zalít pole‘ a on řekne ‚to vím, vždyť je sucho‘. Moderní technologie musí zemědělcům výrazně usnadnit práci. A náš šestiřádkový stroj dokáže v podstatě nahradit 60 lidí.“

Firma teď dokončila prototyp a po letošní sezóně dodělává různá mechanická zlepšení. A postupně rozpracovává specifikaci druhé verze prototypu, kterou chce dokončit v září. V příštím roce chce Ullmanna vyrobit minimálně dva šestiřádkové stroje. „Jeden pro budoucího zákazníka, kterého už máme, druhý pro další testování s velkým světovým partnerem v Německu, na jehož farmě to budeme testovat. Také se už příští rok chceme představit na velkém zemědělském veletrhu v Hannoveru.“

„Momentálně žádné investory nemáme, ale bavíme se a jsme otevření. Potřebovali bychom náš tým rozšířit o další lidi, abychom mohli začít pracovat na dalších řešeních. Náš záměr je ne být další továrna a výrobna strojů, ale spíše naše technologie a know-how licencovat dalším výrobcům. Je spousta výrobců, kteří začali kdysi dávno jako kováři a pak se začali specializovat na zemědělské stroje. Často jde o rodinné firmy, které vůbec neumí uchopit informační technologie. Mají obrovské znalosti a zkušenosti z oblasti zpracování kovů, ale ne z IT a tam vidíme příležitost.“

Zdroj: Lupa.cz