Onkruid is een hardnekkig probleem in de landbouw omdat het concurreert met gewassen om zonlicht, water en voedingsstoffen. De uitdaging is tegenwoordig niet simpelweg “onkruid doden” (dat kunnen tractoren en herbiciden), maar dit selectief te doen – onkruid verwijderen zonder de gewassen te beschadigen.

Geavanceerde AI en robotica bieden nu krachtige nieuwe hulpmiddelen hiervoor. Door gebruik te maken van computervisie en machine learning kunnen moderne landbouwmachines individuele planten “zien”, gewas van onkruid onderscheiden en vervolgens het onkruid automatisch verwijderen of bestrijden.

Deze systemen beloven arbeid te besparen, het gebruik van chemicaliën te verminderen en de landbouw efficiënter en duurzamer te maken.

Hoe AI onkruid herkent

AI-gestuurde onkruidbestrijding is gebaseerd op computervisie en deep learning. Camera’s die op tractoren, sproeiers of kleine robots zijn gemonteerd, maken beelden van planten, en AI-modellen (vaak convolutionele neurale netwerken, of CNN’s) worden getraind om gewassen van onkruid te onderscheiden.

Zo uploadt Carbon Robotics miljoenen gelabelde beelden van onkruid en gewassen om een CNN te trainen dat onkruid kan vinden, en dit draait volledig aan boord van hun LaserWeeder-apparatuur (geen internet nodig). John Deere gebruikt op vergelijkbare wijze ingebedde visie en CNN’s in zijn autonome tractoren en See & Spray-sproeiers om onkruid in realtime te herkennen. In onderzoeksomgevingen hebben op maat gemaakte AI-modellen zoals varianten van YOLO en vision transformers een nauwkeurigheid van ruim 90% bereikt bij het herkennen van onkruidsoorten in het veld.

Het resultaat is dat moderne visionsystemen onkruid kunnen detecteren met pixelprecisie. Ze werken in realtime terwijl de machine beweegt.

Bijvoorbeeld, de See & Spray-bomen van John Deere dragen veel camera’s en aan boord processors die duizenden vierkante meters per seconde scannen. Elk klein camerabeeld wordt geanalyseerd door machine learning om te bepalen “gewas of onkruid?”, en als het onkruid is, activeert het systeem direct het sproeinozzle op die plek.

In feite verandert AI een tractor in een zeer slimme robot die zelfs kleine onkruiden met 2–3 bladeren in een veld kan herkennen.

AI-gestuurde methoden voor onkruidverwijdering

Zodra onkruid is geïdentificeerd, verwijderen verschillende systemen het op verschillende manieren. De drie belangrijkste benaderingen zijn gerichte besproeiing, mechanische onkruidverwijdering, en laser- of thermische onkruidbestrijding. Alle maken gebruik van AI-visie om de behandeling uitsluitend op onkruid te richten.

• Precisiebesproeiing (Spot Sprayers): Deze systemen monteren camera’s op een sproeiboom of mobiel platform en spuiten herbicide alleen op gedetecteerd onkruid. Het See & Spray-systeem van John Deere gebruikt bijvoorbeeld boomgemonteerde camera’s en AI om het gebruik van herbicide gemiddeld met ongeveer 59% te verminderen.
  
  De sproeier scant het veld met snelheden tot 15 mph, en telkens wanneer een neuraal netwerk aan boord een onkruid herkent, activeert het een individuele sproeikop boven die plant. Conventionele besproeiing overspoelt het hele veld.
  
  Onderzoek toont aan dat dergelijke spot-spray robots het volume herbicide met een factor 20 kunnen verminderen en het chemische gebruik tot 95% kunnen terugdringen. Ecorobotix (een Zwitsers agritechbedrijf) promoot eveneens zijn ultranauwkeurige veldsproeier die AI-software gebruikt om onkruid van gewassen te onderscheiden en alleen de ongewenste planten te besproeien.
  
  In de praktijk hebben deze AI-sproeiers miljoenen liters chemicaliën bespaard – John Deere meldt dat See & Spray in 2024 ongeveer 8 miljoen gallons herbicide heeft bespaard op meer dan een miljoen acres.

• Mechanische onkruidverwijderaars: Sommige autonome robots gebruiken fysieke hulpmiddelen in plaats van sprays. Zo combineert de Aigen Element-robot (gefinancierd door grote technologiebedrijven) camera’s en AI met een mechanische “hak” die onkruid bij de wortel afsnijdt.
  
  Terwijl de robot tussen de gewasrijen rijdt, sturen algoritmes een scherp mes om gedetecteerd onkruid te versnipperen. Omdat dit een contactmethode is, blijven de gewassen onaangetast. De Element werkt op zonne- en windenergie en is ontworpen voor continu onkruid wieden zonder chemicaliën.
  
  Ook startups zoals FarmWise en Verdant Robotics hebben AI-gestuurde cultivators ontwikkeld. De Verdant “Sharpshooter”-robot gebruikt bijvoorbeeld computervisie om een kleine dosis herbicide alleen op elk onkruid te spuiten, wat het gebruik met ongeveer 96% vermindert. Mechanische methoden zijn vooral veelbelovend voor biologische of speciale gewassen waarbij elk gebruik van herbicide problematisch is.

• Laser- en thermische onkruidbestrijding: Een zeer innovatieve methode gebruikt krachtige lasers of warmtebundels om onkruid te doden. Carbon Robotics (VS) heeft de LaserWeeder G2 ontwikkeld, een door een tractor getrokken machine met meerdere 240-watt lasers en camera’s.
  
  Het visionsysteem (aangedreven door neurale netwerken) scant planten en vuurt vervolgens de lasers af om nauwkeurig de kernweefsels van het onkruid te verbranden. Deze aanpak is chemievrij en uiterst nauwkeurig: Carbon Robotics claimt submillimeter precisie en kan miljoenen beelden per uur verwerken.
  
  (Een gerelateerd Brits systeem, genaamd Map & Zap, gebruikt eveneens AI-gestuurde lasers met meer dan 90% effectiviteit.) Een andere thermische optie is vlammen; sommige machines gebruiken gerichte hitte om onkruid te verwelken.
  In al deze laser-/thermische systemen is AI-visie cruciaal – zonder die zou de hoogenergetische straal alles verbranden.

Deze verschillende onkruidbestrijdingsmethoden kunnen ook gecombineerd worden. Zo bouwde de Universiteit van Guelph een tractor-gemonteerde AI-scanner die een onkruiddichtheidskaart maakt van limabonenvelden.

Boeren kunnen dan herbicide alleen op de gemapte plekken toepassen. In de toekomst kunnen we geïntegreerde systemen verwachten: een robot kan AI-visie gebruiken om te beslissen of hij een bepaald onkruid besproeit, afsnijdt of verbrandt, afhankelijk van het gewastype en de omstandigheden.

Praktijkvoorbeelden

Moderne AI-technologie voor onkruidbestrijding wordt wereldwijd al op boerderijen toegepast. Hier enkele voorbeelden:

• John Deere See & Spray: Dit toonaangevende systeem is breed ingezet in grootschalige graanteelt. In proeven in 2024 behandelden See & Spray-sproeiers meer dan 1 miljoen acres en bespaarden ongeveer 8 miljoen gallons herbicide.
  
  Het bedrijf meldt gemiddelde herbicidereducties van circa 59% in maïs-, soja- en katoenvelden. Boeren prijzen See & Spray vanwege de aanzienlijke besparingen: een teler in Kansas zegt zijn herbicidekosten met tweederde te hebben verlaagd dankzij het systeem.
  
  Technisch gebruikt See & Spray boomgemonteerde camera’s en aan boord neurale netwerken om te bepalen “onkruid of niet”. Bij detectie activeert de machine een individuele sproeikop, wat puntprecisie mogelijk maakt.

• Carbon Robotics LaserWeeder: Oprichter Paul Mikesell (ex-Uber engineer) ontwikkelde jarenlang een AI-gestuurde laseronkruidverdelger. Zijn LaserWeeder G2 gebruikt een getraind CNN om onkruid te vinden en vuurt vervolgens snelle laserpulsen af.
  
  Het systeem draait volledig op de machine zonder cloudverbinding. Carbon Robotics benadrukt de efficiëntie: de lasers kunnen onkruid “zo klein als een pennentip” elimineren voordat het concurreert met gewassen.
  
  In de praktijk kunnen LaserWeeder-units (getrokken door tractoren) dag en nacht werken en grootschalig door velden bewegen. Ze hebben meerdere camera’s en GPU’s per module en werken met submillimeter nauwkeurigheid.
  
  Deze precisie betekent dat vrijwel geen gewas wordt beschadigd en geen extra grondbewerking nodig is.

• Ecorobotix ARA Sprayer: Het Zwitserse Ecorobotix maakt een zonne-energie aangedreven, hoogprecisie sproeier genaamd ARA. Het “Plant-by-Plant™” visionsysteem gebruikt deep learning om onkruid snel te detecteren.
  
  Ecorobotix claimt tot 95% reductie in chemisch gebruik omdat het alleen op onkruid richt. Tests tonen aan dat de AI onkruidsoorten tot subcentimeter nauwkeurigheid kan identificeren terwijl de machine beweegt, met beslissingen binnen ~250 milliseconden per plant.
  
  Het bedrijf richt zich op hoogwaardige groenten en speciale gewassen waar het besparen van chemicaliën en arbeid cruciaal is.

• Verdant Robotics – Sharpshooter: Een startup genaamd Verdant Robotics bouwde de Sharpshooter, een robot die computervisie gebruikt om onkruid te herkennen en vervolgens een kleine spray op elk onkruid aanbrengt.
  
  In proeven meldde Verdant dat Sharpshooter het gebruik van herbicide met 96% kon verminderen en de onkruidbestrijdingskosten met meer dan 50% verlaagde ten opzichte van traditionele methoden.
  
  Dit is een ander voorbeeld van spot-spray technologie mogelijk gemaakt door AI, waarbij het visionsysteem het werk van een heel team sproeiers overneemt.

• Universiteit van Guelph onkruid-scanner robot: Onderzoekers onder leiding van Dr. Medhat Moussa ontwikkelden een prototypesysteem voor biologische limaboonboerderijen. Een AI-camera-installatie op een tractor scant het veld en maakt een onkruiddichtheidskaart van bijvoorbeeld pigweed.
  
  De algoritmes voegen vele beelden samen en onderscheiden limabonen van onkruid, zodat de boer precies weet welke veldgedeelten aandacht nodig hebben.
  
  Deze aanpak ondersteunt handmatige scouting: het bespaart tijd, vermindert gemiste plekken en leidt tot nauwkeurige herbicide-toepassing. De afbeelding hieronder toont hun autonome scoutingsmachine in het veld.

• Andere innovaties: Aigen (VS) ontwikkelt een volledig autonome robot op wielen, Element, die velden patrouilleert, werkt op zonne-energie en onkruid fysiek uitsteekt met camera-gestuurde messen.
  
  FarmWise (VS) bouwde de Vulcan en Titan robots die met eigen machine-learning pipelines onkruid tussen groenterijen identificeren en mechanisch verwijderen.
  
  Penn State Extension en anderen rapporteren over tractor-getrokken “slimme cultivators” (VisionWeeding’s Robovator, Garford’s Robocrop) die met machinevisie werktuigen nauwkeurig sturen.
  
  Zelfs drones met multispectrale camera’s en AI-algoritmes kunnen onkruidplekken van bovenaf detecteren, wat helpt bij de planning van behandelingen.
  
  Kortom, of het nu een grote boerderij is of een klein speciaal perceel, AI-gestuurde onkruidverwijderaars verschijnen in vele vormen.

Voordelen: efficiëntie, winstgevendheid en duurzaamheid

AI-gestuurde onkruidbestrijding biedt duidelijke voordelen:

• Enorme besparing op chemicaliën: Door alleen onkruid te besproeien, verminderen deze systemen het volume herbicide drastisch. John Deere meldt bijvoorbeeld miljoenen gallons bespaard – ongeveer 12 olympische zwembaden op slechts 1 miljoen acres.
  
  Studies tonen gemiddelde besparingen van 60–76% in herbicidegebruik over testvelden. Minder chemicaliën betekent voordeel voor zowel de portemonnee van boeren als het milieu.

• Hogere opbrengsten en gezondere gewassen: Vroegtijdig en grondig verwijderen van onkruid helpt gewassen beter groeien. AI-systemen kunnen kleine onkruiden elimineren die mensen mogelijk missen, voordat ze hulpbronnen wegnemen.
  
  Boeren die AI-gestuurde onkruidverwijderaars gebruiken, rapporteren vaak gezondere, uniformere gewassen en hogere kwaliteit opbrengsten. Omdat AI onkruid direct bij het “groeipunt” verwijdert, vermindert het ook de toekomstige onkruidzadenbelasting op velden.

• Besparing op arbeid en tijd: Onkruid wieden is traditioneel arbeidsintensief (met de hand of nauwkeurig tractorbestuur). AI-robots voeren dit werk automatisch uit, waardoor mensen tijd overhouden.
  
  Precisierobots verminderen bijvoorbeeld de behoefte aan handmatige onkruidverwijderaars tot 37% in moeilijke rijgewassen. Een boer zei dat het gebruik van See & Spray zelfs een beginnende bestuurder in staat stelde om de prestaties van een ervaren combinebestuurder te evenaren dankzij AI-ondersteuning.

• Milieu- en veiligheidsvoordelen: Minder herbicide betekent minder uitspoeling naar water en bodem. Gerichte technieken zorgen ook voor minder passages over het veld (minder brandstofverbruik) en vaak geen grondbewerking (voorkomt bodemerosie).
  
  Adviesbureau McKinsey spreekt van een “drievoudige winst” bij dergelijke automatisering: hogere productiviteit, betere veiligheid op de boerderij (minder mensen die met chemicaliën werken) en vooruitgang richting duurzaamheidsdoelen.

• Kostenefficiëntie: Al deze voordelen vertalen zich in kostenbesparingen. Naast minder herbicide besparen boeren op machinegebruik en ingehuurde hulp.
  
  John Deere en partners ontdekten dat hoewel precisiesproeiers aanvankelijk duurder zijn, de investering zich binnen 1–3 jaar terugverdient door lagere inputkosten. Veel telers verlaagden hun onkruidbestrijdingskosten per acre met de helft of meer zodra ze het AI-systeem volledig gebruikten.

Uitdagingen en adoptie

Ondanks de belofte is AI-gestuurde onkruidbestrijding nog nieuw en niet overal gangbaar. Begin 2024 gebruikt slechts ongeveer 27% van de Amerikaanse boerderijen enige precisielandbouwtechnologie voor taken zoals onkruidbestrijding.

Belemmeringen zijn onder meer hoge aanschafkosten, de noodzaak van gespecialiseerde kennis en zorgen over data-eigendom en betrouwbaarheid. Sommige boeren zijn ook terughoudend vanwege de complexiteit van de technologie of hebben velden met onkruid dat te veel lijkt op gewassen om eenvoudig via visie te onderscheiden.

Een boer in North Dakota gaf bijvoorbeeld toe sceptisch te zijn over See & Spray, maar werd na gebruik overtuigd omdat het eenvoudig en effectief bleek.

Desondanks verwachten experts snelle groei. Stijgende inputprijzen (meststoffen, herbiciden, arbeid) en milieudruk stimuleren meer boeren om precisietechnieken te gebruiken.

Grote landbouwmachinefabrikanten zoals Deere brengen “autonomiekits” uit en promoten AI-mogelijkheden, terwijl nieuwe startups grote investeerders aantrekken.

Software wordt ook gebruiksvriendelijker – sommige boeren experimenteren zelfs met generatieve AI-tools (zoals ChatGPT) om veldwerk en data-analyse te plannen.

Na verloop van tijd, naarmate de kosten dalen en interfaces verbeteren, zullen AI-onkruidbestrijdingsmiddelen zich waarschijnlijk verspreiden van grote boerderijen naar middelgrote en kleine bedrijven.

Vooruitzichten voor de toekomst

AI-gestuurde onkruidbestrijding is nog in ontwikkeling, maar de trends zijn duidelijk: steeds slimmere machines zullen routinematige onkruidtaken overnemen.

Toekomstige systemen kunnen verschillende sensormodi combineren (RGB-camera’s, multispectrale beeldvorming, zelfs plantengeur-sensoren) en dynamisch beslissen of ze een onkruid besproeien, afsnijden of verbranden.

Ze zullen waarschijnlijk integreren met GPS- en kaarttools op de boerderij, zodat beslissingen worden vastgelegd en geleerd voor de volgende keer.

Zoals een expert het verwoordde: boeren willen “een hulpmiddel dat alles kan” – AI beweegt in die richting door machines flexibel problemen ter plekke op te laten lossen.

Cruciaal is dat deze AI-oplossingen aansluiten bij de wereldwijde behoefte aan duurzame landbouw. Consumenten en regelgevers vragen steeds meer om lagere chemische residuen en milieuvriendelijke teelt.

>>> Mogelijk weet u dit nog niet: Hoe plantenziekten en plagen voorspellen met AI

Door het gebruik van herbicide in sommige gevallen met 80–95% te verminderen, ondersteunen AI-onkruidverwijderaars deze doelen direct. Ze helpen ook boeren om te gaan met arbeidskrapte en klimaatstress.

Kortom, AI-gestuurde detectie en verwijdering van onkruid ontwikkelt zich tot een baanbrekende technologie in de landbouw – een technologie die de landbouw schoner, veiliger en productiever belooft te maken voor de toekomst.