OportunidadWeLASER surgió como una oportunidad para desarrollar un sistema de deshierbe no químico en el marco del programa H2020 de la CE. La idea era aplicar dosis letales de energía a los meristemos de las malezas utilizando una fuente láser de alta potencia. Se esperaba mejorar el deshierbe en hilera, las propiedades del suelo, la salud humana y animal, y proteger los organismos beneficiosos del suelo. Solución y planificaciónEn la primera fase (2020-2023), se planificó un prototipo para alcanzar un Nivel de Madurez Tecnológica (TRL) de 7. La parte técnica se centró en el robot autónomo, la fuente láser, el sistema de percepción, el sistema de apuntamiento de meristemos, la red IoT y el enlace con la nube. La parte estratégica se centró en el enfoque multi-actor, la comunicación y difusión, el plan de explotación y los asuntos éticos.En la segunda fase (de 2 a 3 años), el consorcio buscará fondos para lograr un TRL9, lo que significa que está listo para el mercado. Conclusiones prácticasAl final de la 1ª fase, los subsistemas se validaron individualmente alcanzando un TRL 6/7, y los indicadores estratégicos alcanzaron 74 resúmenes de prácticas, 11 publicaciones en revistas, 21 conferencias, 2 patentes, 4 días de campo, 43 estudiantes en la Escuela de Verano, etc. Sin embargo, problemas inesperados durante el desarrollo del proyecto (retrasos por el COVID-19 y la crisis económica, envío del sistema a diferentes países para los días de campo que se demoró más de lo esperado, dificultades en el entrenamiento del sistema para malezas de diferentes zonas climáticas, etc.) impidieron una evaluación adecuada del sistema (se esperaba un TRL7) y se requiere un esfuerzo adicional. Definitivamente, se necesitará una 2ª fase para comercializar el sistema.

Analizy społeczne w perspektywie cyklu życiaCelem analizy była ocena wprowadzenia nowej technologii do praktyki rolniczej w Europie z punktu widzenia wybranych aspektów społeczno-ekonomicznych. Analizy dokonano w oparciu o wywiady pogłębione i warsztaty, które przeprowadzono z ekspertami reprezentującymi trzy grupy interesariuszy: rolników, społeczeństwo i biznes. Kluczowe skutki wdrożenia urządzenia WeLASER:- Pozytywny wpływ na komfort i bezpieczeństwo pracy rolnika oraz jego zdrowie.- Istotna poprawa stanu środowiska i różnorodności biologicznej w dłuższej perspektywie czasowej.- Poprawa jakości i bezpieczeństwa produktów rolnych.- Zastąpienie pracy człowieka przez maszynę – minimalizacja problemów związanych z zatrudnianiem pracowników sezonowych przez rolnika.- Pozytywny wpływ na rozwój rolnictwa ekologicznego.- Urządzenie stanowi wsparcie młodych rolnikówi kobiet w prowadzeniu gospodarstw rolnych.- Powstanie nowych miejsc pracy i wzrost kompetencji pracowników zatrudnionych w procesie produkcji urządzenia, usługach serwisowych, doradców, przedstawicieli handlowych i użytkowników. Wyzwania wdrożenia urządzenia WeLASER na szeroką skalę:- Wysoki koszt inwestycyjny technologii spowoduje, że początkowo będzie ona dostępna dla rolników zarządzających dużym gospodarstwem o silnym potencjale ekonomicznym.- Wskazane jest zapewnienie wsparcia finansowego lub wprowadzenie nowych modeli biznesowych, takich jak wspólne użytkowanie i usługa odchwaszczania

Badania CATI wśród rolników w Danii, Polsce i HiszpaniiBadanie ilościowe zostało zrealizowane w październiku 2023 r. w formie wywiadu telefonicznego wspomaganego komputerowo (CATI), w oparciu o opracowaną koncepcję i kwestionariusz ankiety. Próbę badawczą stanowiło 300 rolników z Danii, Polski i Hiszpanii. Respondentami byli rolnicy aktywnie zajmujący się produkcją roślinną (zboża, warzywa, ogrodnictwo) oraz aktywnie modernizujący swoje gospodarstwa w ciągu ostatnich 10 lat.Główne wnioski z badania- Nastawienie rolników do innowacji jest zdecydowanie pozytywne, bowiem 59% wszystkich badanych stosuje innowacyjne rozwiązania, 8% rozważa ich wprowadzenie.- Prawie 78% respondentów uważa, że innowacyjne maszyny i narzędzia są zawsze lub zazwyczaj dobrej jakości.- Robot WeLASER jest zdecydowanie dobrym lub dobrym rozwiązaniem do usuwania chwastów w uprawach rzędowych w opinii 66,3% respondentów.- Ponad połowa badanych rolników (55,3%) uważa, że robot WeLASER może zdecydowanie lub częściowo rozwiązać problemy ze zwalczaniem chwastów.Praktyczne wnioski- Głównymi czynnikami, które będą decydować o zastosowaniu robota WeLASER będą rodzaj upraw, finansowa kondycja gospodarstwa, rozkład pól i wielkość gospodarstwa.- Istnieje potrzeba rzetelnych informacji dotyczących wydajności urządzenia WeLASER, w tym jego opłacalności, efektywności energetycznej i funkcjonalności w odniesieniu do konkretnych upraw oraz poznania praktycznych warunków jego stosowania.- Pomoc publiczna może powinna być jednym z głównych czynników wspierających zastosowanie robota WeLASER w gospodarstwach.

Ocena Cyklu ŻyciaNa potrzeby oceny opracowano model przyszłego czterolaserowego pielnika WeLASER zgodnie z charakterystyką projektu prototypu i oceniono jego efektywność środowiskową w perspektywie cyklu życia.Najistotniejsze wnioski- Z perspektywy cyklu życia technika WeLASER usuwania chwastów za pomocą lasera jest rozwiązaniem pro-środowiskowym dla rolnictwa. Pomimo swojej złożoności technologicznej nie stanowi dużego obciążenia dla środowiska.- Główne oddziaływania środowiskowe robota WeLASER w całym cyklu życia to: wpływ na zmiany klimatu w aspekcie zdrowia człowieka i ekosystemów, toksyczność dla ludzi oraz wpływ na wyczerpywanie się surowców kopalnych.- Oddziaływania środowiskowe przypisane są głównie do fazy użytkowania pielnika WeLASER i są związane z wytwarzaniem energii w silniku wysokoprężnym.Praktyczne rekomendacje- Optymalizacja i ograniczenie zapotrzebowania energii niezbędnej do efektywnej pracy robota (lasery dużej mocy) oraz wykorzystanie alternatywnych, odnawialnych źródeł energii do jego zasilania.- Zwiększenie możliwości stosowania inteligentnych strategii odchwaszczania opartych na technologii WeLASER, możliwościach integracji różnych maszyn, kombinacji różnych zabiegów agrotechnicznych i planowaniu operacji odchwaszczania na podstawie wcześniejszych badań terenowych.- Dzięki odpowiedniemu projektowaniu poszczególnych komponentów zapewnienie ich trwałości, bezpieczeństwa i odporności na trudne warunki eksploatacji (np. elektronika) co daje możliwość ich ponownego użycia, a także późniejszego przetwarzania odpadów zorientowanego na recykling.

Besucher am Stand von WeLASER erkundigten sich regelmäßig, wo man Laserunkrautbehandlungsgeräte kaufen kann und wie viel sie kosten. Da sich die meisten Systeme noch im Prototypenstadium befinden gibt es noch kaum Informationen zu Preisen. Hier ein Auszug von Anbietern: Aussteller auf der AgritechnicaAuf der Agritechnica wurde Laserunkrautbehandlung von WeLASER und Weedbot gezeigt. In WeLASER ist die Technologie auf einem Roboter installiert und zur vollflächigen Behandlung verschiedener Kulturen ausgelegt. Lumina von Weedbot aus Lettland wurde auf dem Stand von KULT-Kress Umweltschonende Landtechnik präsentiert. Es ist ein Anbaugerät für Traktoren, das auf Möhrenkulturen spezialisiert ist. Weitere Anbieter in EuropaEscarda Technologies aus Deutschland bietet ein Anbaugerät für Traktoren an, das auf Pflanzenschutz in Tomatenkulturen spezialisiert ist. Roboterhersteller oder Landtechnikhersteller aus Europa insbesondere aus dem Bereich Hacktechnik zeigen großes Interesse, ihre Geräte mit Lasertechnologie zur Unkrautbehandlung auszustatten. Weitere Anbieter weltweitDer derzeit wohl prominenteste Anbieter von Laserunkrautbehandlung ist Carbon Robotics aus den USA. Die Umsetzung auf einem autonomen Roboter wird nur als Demogerät gezeigt, als Produkt für den Einsatz in Sonderkulturen wird das Anbaugerät LaserWeeder angeboten. Das Produkt wird nach aktuellem Stand bereits für den europäischen Markt beworben. Verschiedene Startups wie LUXEED Robotics im Libanon arbeiten ebenfalls an der Umsetzung von Laserunkrautbehandlung für Sonderkulturen, in diesem Fall für Zwiebeln und auch von internationalen Konzernen werden Entwicklungsabsichten bekundet.

LaserleistungMit dem Laser werden einzelne Pflanzen und nicht eine Fläche behandelt. Je nach Wuchsstadium oder Art des Unkrauts sind unterschiedlich hohe Dosen von Laserlicht erforderlich, um sie abzutöten oder stark zu schädigen. Da jede Pflanze einzeln behandelt wird, ist die Flächenleistung der Laserbehandlung umso kleiner, je höher die Unkrautdichte ist. Laser mit höherer Leistung ermöglichen es, eine tödliche Dosis in kürzerer Zeit zu applizieren. So können mehr Pflanzen in der gleichen Zeit behandelt werden, sodass – bei gleichem Unkrautdruck – die Flächenleistung steigt. Starke Laser führen also zu einer hohen Flächenleistung. ZielerkennungAutomatisierte Laserunkrautbehandlung braucht eine automatisierte Zielerkennung. Pflanzen können grundsätzlich sehr sicher von KI erkannt werden, allerdings erfordert das regional sehr unterschiedliche Unkrautpflanzenspektrum ein äußerst umfangreiches Training der KI. Üblicherweise muss die KI daher für jeden Betrieb nachtrainiert werden und Hersteller konzentrieren sich bisher fast ausschließlich auf eine Kulturpflanze bei der Behandlung. Mit zunehmender Erfahrung der KI können auch auf unbekannten Schlägen schon auf Anhieb nahezu optimale Ergebnisse erzielt werden. ZielführungAuch die Ausrichtung des Lasers auf das erkannte Ziel ist wesentlich für den Behandlungserfolg. Hierbei ist die Geschwindigkeit kein limitierender Faktor. Eine Herausforderung ist allerdings die ‚Hand-Auge-Koordination‘, also über Erkennen und Anvisieren auch genau den Zielpunkt auf der Pflanze zu treffen. Unerwartete Bewegungen der Plattform können bisher nicht in Echtzeit korrigiert werden und können ebenfalls dazu führen, dass Zielpflanzen nicht genau genug getroffen werden.

ProblemaLa piattaforma cloud WeLASER consente l'aggregazione di dati provenienti da robot e sensori. I dati confluiscono nella piattaforma per alimentare il monitoraggio e la supervisione del robot. La sfida consiste nel raccogliere ed elaborare i dati a bassa latenza tramite un'interfaccia utente accessibile via internet.SoluzioneLa piattaforma è orchestrata attraverso container Docker.Raccolta: I dati fluiscono nella piattaforma tramite FIWARE (https://www.fiware.org/). I file possono essere caricati via File Transfer Protocol (FTP).Processi dati: la piattaforma ospita processi che abilitano funzionalità generiche, e i processi utente che sono stati implementati dai partner.Dati: i dati in formato originale sono memorizzati nel data lake, i dati integrati sono memorizzati nell’Operational Data Storage.Utilizzo dei dati: gli stakeholders possono accedere ai dati tramite un’interfaccia utente o tramite richieste basate su Hypertext Transfer Protocol (HTTP).RisultatiDurante i 4 Field Day (Madrid, Taastrup, Reusel e Madrid), la piattaforma ha raccolto efficacemente i dati per monitorare e controllare le missioni dei robot. Complessivamente, sono stati raccolti 290000 messaggi con velocità media di 28 messaggi al secondo, 764 millisecondi di ritardo nella raccolta dati via Internet e 2,75 millisecondi di ritardo legati all'elaborazione interna alla piattaforma.Adozione della piattaforma cloudLa piattaforma cloud è un componente unificante in cui gli agricoltori possono raccogliere e accedere a tutti i dati relativi a robot e sensori. La piattaforma ospita l'interfaccia grafica che monitora e controlla il robot attraverso internet. L'utilizzo della piattaforma e di tutte le sue funzionalità non richiede alcun hardware aggiuntivo.

El enfoque multiactor como elemento claveEn WeLASER se ha utilizado un enfoque multiactor para el desarrollo y evaluación de nuestra tecnología innovadora durante el proceso. Ha sido un enfoque clave para centrarse en los problemas y oportunidades reales que enfrentan los usuarios finales y abordar los múltiples efectos de la tecnología WeLASER en diferentes áreas, pronosticando el comportamiento y la evolución del sistema, las incertidumbres y los riesgos. Se han incluido consideraciones ambientales, pero también visiones económicas, financieras y socioculturales. Enfoque multiactor en WeLASERWeLASER identificó e involucró a partes interesadas relevantes en el enfoque multiactor. Ayudaron en el proceso de codiseño con comunicación recíproca y creación de consenso a través de varios eventos, grupos focales o demostraciones de campo. La gestión fue un proceso continuo para incluir a estos agentes en las actividades del proyecto. Algunas recomendaciones multiactorAdemás de las recomendaciones incluidas en el Practice Abstract 30, las partes interesadas consideran que las estrategias de comercialización de WeLASER pueden depender de factores socioeconómicos, siendo el arrendamiento (pequeños agricultores) y la compra (agricultores a gran escala o explotaciones ecológicas) la estrategia de implementación más viable. Finalmente, contemplan que es realmente importante promover el uso sostenible de herbicidas y desarrollar alternativas viables, como métodos orgánicos o no químicos, para los agricultores. Además, piensan que desarrollar y financiar la investigación y la innovación públicas para métodos convencionales y alternativos es un elemento clave para el futuro de los agricultores y la agricultura europea.

Een systematische reviewEr werd een systematische review uitgevoerd om inzicht te krijgen in de factoren die de adoptie of intentie van landbouwers om landbouwrobots of drones te gaan gebruiken, beïnvloeden. In totaal werden 23 studies geselecteerd uit twee databanken, namelijk Web of Science en Scopus. Gegevens over methoden en resultaten werden geëxtraheerd. Belangrijkste bevindingenHet huidige gebruik van robots en drones is nog beperkt. Aangezien er in de verschillende studies een positieve attitude van landbouwers ten aanzien van deze technologieën werd geïdentificeerd, toont deze review wel het potentieel van robots en drones aan. De meeste studies gebruikten kwantitatieve onderzoeksmethoden, maar slechts een beperkt aantal studies maakte gebruik van een bestaand adoptiemodel. De belangrijkste determinanten voor adoptie werden geïdentificeerd, namelijk leeftijd, geslacht, inkomen, opleiding, bedrijfsgrootte, waargenomen nut, verwachte voordelen, zelfvertrouwen, waargenomen gebruiksgemak, prijs, compatibiliteit met andere machines en arbeidsschaarste. Praktische implicatiesEen inzicht in de factoren die de intentie tot gebruik van deze technologieën beïnvloeden, is nuttig voor beleidsmakers, machine-industrie en wetenschappers. Zo zou bijvoorbeeld betere voorlichting over landbouwrobots en drones de adoptie door boeren kunnen vergroten. Specifieke klantsegmenten zouden kunnen worden geïdentificeerd op basis van informatie over socio-demografie en kenmerken van landbouwbedrijven, wat nuttig zou kunnen zijn voor marketingdoeleinden. Verder zou inzicht in het belang van bepaalde factoren voor eindgebruikers (bv. compatibiliteit met andere machines) machineontwikkelaars kunnen helpen.Meer informatie kan u hier vinden: https://doi.org/10.1002/agj2.21427.

Brote del hipocótiloLos rayos láser pueden controlar las plántulas de malezas dicotiledóneas cuando se encuentran en las primeras etapas de crecimiento apuntando el haz hacia el meristemo apical. Sin embargo, algunas especies de malezas tienen una capacidad única para volver a crecer a partir de meristemos laterales en el hypocotyl. Examples son especies del género Euphopia como E. exigua, E. p eplus, y E. helioscopia. Si el rayo láser golpea el meristemo apical, la planta puede sobrevivir dependiendo de la cantidad de energía que haya almacenado en el tejido superviviente. Sin embargo, el tratamiento siempre retrasará el crecimiento y reducirá la capacidad de competir contra las plantas de cultivo de rápido crecimiento. Brote de los cotiledonesOtras especies de malezas, como Stellaria media, Lamium purpureum y Veronica, tienen meristemos laterales en las esquinas de los cotiledones, que pueden brotar rápidamente si solo el meristemo apical ha sido dañado por la irradiación láser. Eso puede suceder si el epicótilo se ha desarrollado y el meristemo apical se coloca a cierta distancia de los cotiledones, por ejemplo, si las plantas han desarrollado las dos primeras hojas permanentes. Por lo tanto, se recomienda irradiar las plantas antes de que se desarrolle el epicótilo. ConclusiónAlgunas pequeñas plántulas de malezas dicotiledóneas pueden brotar de meristemos laterales. Cuanto más pequeñas son las plantas, menor es el riesgo de que vuelvan a brotar, ya que sólo quedan pequeños recursos en la planta después de la irradiación. Por lo tanto, el mejor efecto se obtiene si las plantas se irradian muy temprano, incluso antes de que se haya desarrollado el epicótilo. Sin embargo, puede ser necesario tratar las plantas más de una vez para eliminarlas.

Experimentos con semillas de cultivosLas semillas de cultivos a menudo plantean un problema grave en los siguientes cultivos como voluntarios. Por lo tanto, estudiamos si las semillas de trigo (Triticum aestivum) y maíz (Zea mays) podrían dañarse o destruirse con dosis láser relevantes para el control de malezas de plántulas de malezas. Expusimos las semillas a dosis crecientes de energía láser con un láser de fibra de 50 W dopado con tulio con una longitud de onda de 2 μm y un diámetro de 2 mm desarrollado para el control de malezas. Las semillas se expusieron al láser directamente sobre la superficie de la semilla o después de cubrirlas con tierra (2,5 o 5 mm).La figura muestra los resultados de los experimentos dosis-respuesta con semillas de trigo y maíz 10 días después de la irradiación. Las semillas se irradiaron directamente sobre la superficie de la semilla o después de haber sido cubiertas con tierra de 2,5 mm o 5 mm. Las líneas rectas muestran que no hay efecto de la irradiación sobre el porcentaje de germinación. La foto muestra una caja de germinación con semillas de maíz sin tratar (izquierda) y semillas que han recibido la dosis más alta (157 J mm-2). Resultados y conclusiónCuando las semillas de trigo y maíz se irradiaron directamente sobre la superficie de la semilla, la capacidad de germinación solo se vio afectada un poco por las dosis más altas, y la capacidad de germinación nunca se redujo a más del 80%. Las semillas cubiertas con tierra de 2,5 mm o 5 mm no se vieron afectadas significativamente por los tratamientos con láser. El aumento de las dosis de láser en la superficie de la semilla dio lugar a un aumento de la infección de hongos y redujo el crecimiento y el vigor de las plantas. El control de semillas grandes de voluntarios en el suelo mientras las plántulas de malezas se controlan con un robot láser puede ser posible en el futuro, pero requiere dosis de energía mucho más altas de lo necesario para controlar las plántulas de malezas (157 J mm-2).

Experimentos con semillas de malezasSe han abordado la pregunta: ¿Puede el láser controlar también las semillas de malezas? Expusimos semillas de malezas (Alopecurus myosuroides, Anisantha sterilis, Avena fatua, Centaurea cyanus, Silene noctiflora) a dosis crecientes de energía láser. Las especies representaban dicotiledóneas y monocotiledóneas con diferentes tamaños y morfología de semillas. Se utilizó un láser de fibra de 50 W dopado con tulio con una longitud de onda de 2 μm y un diámetro de 2 mm desarrollado para el control de malezas. Las semillas se expusieron al láser directamente sobre la superficie de la semilla o después de cubrirlas con tierra (2,5 o 5 mm).La figura muestra la respuesta con semillas de malezas pequeñas (Silene noctiflora) y grandes (Avena fatua) 10 días después de la irradiación. Las plantas se irradiaron directamente sobre la superficie de la semilla o después de haberlos cubierto con tierra de 2,5 mm o 5 mm. Las líneas rectas muestran que no hay efecto de la irradiación cuando las semillas se cubren con tierra. Resultados y conclusiónCuando se irradiaron pequeñas semillas de S. noctiflora y C. cyanus directamente sobre la superficie de la semilla, la capacidad de germinación se vio afectada por las dosis más pequeñas. Las semillas se quemaron completamente a dosis altas (88 y 157 J mm-2). Sin embargo, en general, no hubo una relación clara entre el tamaño de la semilla y la sensibilidad a la dosis de láser. Las semillas cubiertas con tierra de 2,5 mm o 5 mm no se vieron afectadas significativamente por los tratamientos con láser, excepto las semillas de C. cyanus. El aumento de la dosis de láser en la superficie de la semilla resultó en un aumento de la infección por hongos. En el futuro puede ser posible controlar las semillas de malezas en el suelo mientras se controlan las plántulas de malezas con un robot láser, pero destruir o dañar las semillas de malezas grandes requiere dosis de energía más altas que las necesarias para controlar las plántulas de malezas (157 J mm-2).

Identificatie van inkomstenstromenAls onderdeel van het exploitatieplan werden de inkomststrategieën van WeLASER bij het betreden van de Europese markt besproken. Er werden twee belangrijke inkomststrategieën overwogen, rekening houdend met de twee prominente klantsegmenten: kleinschalige en grootschalige landbouwers.In de EU hebben kleinschalige landbouwers (die minder dan 50 hectare beheren) te kampen met budgettaire beperkingen. Toch vormen deze landbouwers de ruggengraat van de Europese landbouw. Om aan hun behoeften te voldoen, stellen we een oplossing voor: verhuurdiensten en coöperatieve modellen. Gespecialiseerde bedrijven zijn eigenaar van de apparatuur en bieden deze aan als een dienst, met concurrerende huurtarieven.Daarentegen profiteren grootschalige boerderijen (50 hectare of meer) van intensief gebruik van de apparatuur, wat leidt tot een hoger rendement van de investering (ROI). Deze boerderijen zullen eerder geneigd zijn om WeLASER aan te kopen. Europese biologische boerderijen vallen vaak in deze categorie.ConclusieHet inkomstenmodel voor de WeLASER spin-off draait om twee belangrijke stromen:• Activaverkoop op transactiebasis: Ontworpen voor grootschalige landbouwers die de apparatuur willen aanschaffen met een eenmalige betaling.• Transactie-gebaseerde inkomsten uit lenen/huren/leasen: Op maat gemaakt voor kleinschalige landbouwers die de voorkeur geven aan tijdelijke toegang tot de apparatuur voor een vooraf bepaalde periode, met flexibiliteit om binnen hun budget te passen.De inkomststrategie van WeLASER past zich aan de uiteenlopende behoeften van landbouwers aan en maakt de weg vrij voor succes op de EU-markten.

Een Europese vragenlijst voor landbouwersEen vragenlijst werd verspreid over landbouwers in zeven Europese landen, namelijk België, Denemarken, Italië, Duitsland, Nederland, Polen en Spanje (n=298 geldige antwoorden) om de perceptie van landbouwers ten opzichte van laser-weeding te onderzoeken. Een van de belangrijkste bevindingen is de identificatie van potentiële kopers van WeLASER. Belangrijkste bevindingenJonge landbouwers met een sterke agrarische achtergrond zijn de belangrijkste doelgroep voor WeLASER. Potentiële kopers van WeLASER zijn meer geneigd tot het gebruik van biologische landbouwtechnieken, precisietechnieken en professionele onkruidbestrijdingsdiensten. Om WeLASER effectief op de Europese markt te introduceren, is een strategische focus op noordelijke EU-regio's noodzakelijk, met speciale aandacht voor de biologische landbouwsector.Bovendien kan het succes van WeLASER vergroot worden door partnerschappen met leveranciers van precisielandbouwmachines. Door gebruik te maken van deze netwerken kunnen potentiële klanten gemakkelijk worden geïdentificeerd. Praktische conclusiesWeLASER belooft jonge, vooruitstrevende landbouwers in staat te stellen duurzame en efficiënte landbouwpraktijken toe te passen. Naast biologische landbouw kan WeLASER een antwoord bieden op de strenge regelgeving voor pesticiden in de EU, omdat landbouwers zien dat deze oplossing kan worden geïntegreerd met conventionele onkruidbestrijdingsmethoden, wat aansluit bij de trend om minder herbiciden te gebruiken.

Grama del NorteLa grama del norte, también conocida en España como grama de las boticas o gramilla, es una hierba perenne que compite con la mayoría de los cultivos. La infestación de la maleza puede resultar en una reducción severa del rendimiento. La maleza se propaga principalmente con rizomas, que son difíciles de eliminar del campo, ya que incluso un pequeño trozo de rizomas vivos con un nudo puede convertirse en una nueva planta. La grama del norte se puede controlar con glifosato o mecánicamente con labranza repetitiva. Sin embargo, la posible restricción del uso de glifosato en el futuro y los efectos secundarios de la labranza intensiva dificultan mucho su erradicación. Láser en la Grama del NorteControlar el deshierbe mecánico y destruir el follaje de las plantas con un láser podría ser un método potencial para controlar la grama del norte. Hemos irradiado plantas con un haz de 50 W con una longitud de onda de 2 μm y un diámetro de 2 mm en dos etapas de desarrollo de la planta (1ª y 2ª etapa de hoja) establecidas a partir de pequeños trozos de rizomas de hasta 2 cm con un nodo. Irradiamos las plantas por segunda vez tres semanas después del primer tratamiento para vaciar los rizomas de los recursos. La biomasa de las plantas se estimó tres semanas más tarde. Resultados y conclusiónLa hierba de la tierra se destruyó en la primera y segunda etapa de la hoja, incluso con pequeñas dosis de energía láser (15 − 50 J). Los experimentos demostraron que era posible controlar las plantas de grama del norte establecidas a partir de pequeños rizomas cuando tienen una o dos hojas. Se espera que eliminar plantas establecidas a partir de rizomas más grandes requiera más tratamientos.

Demostración de campoEl 28 de septiembre de 2023 se celebró el evento final organizado por el CSIC y COAG en las instalaciones del Centro de Automática y Robótica (CAR-CSIC), en Arganda del Rey (Madrid, España). El principal objetivo de este Día de Campo fue presentar el prototipo definitivo a usuarios finales, profesionales, autoridades y estudiantes. Todos los interesados y asistentes pudieron comprobar el sistema en acción en condiciones reales de finca y se desarrolló una fructífera interacción. La prensa general también fue invitada a este Evento Final para potenciar la difusión y comunicación de los resultados. ProgramaTras una breve bienvenida e introducción por parte de COAG, el coordinador del proyecto explicó el objetivo general y los logros de WeLASER. A continuación, el CSIC dio una explicación de los componentes del prototipo.Posteriormente los asistentes se desplazaron al campo y se realizó la demostración práctica sobre cultivos de maíz, remolacha y trigo. Los participantes pudieron ver en detalle cómo funciona el sistema e interactuar con los miembros del consorcio, que atendieron las preguntas sobre los diferentes elementos del prototipo WeLASER. Por ejemplo, las razones para utilizar una fuente láser de fibra y su vida útil en el sistema. ConclusionesLos participantes hicieron comentarios útiles y de gran valor sobre el prototipo. La idea y su desarrollo práctico fueron generalmente reconocidos y apreciados. Los agricultores percibieron los beneficios potenciales del sistema WeLASER y lo consideraron una posibilidad útil para combatir las malas hierbas en un marco de sostenibilidad ambiental. Sin embargo, se necesitan más desarrollos prácticos para lograr una máquina competitiva y comercial

Día de campoDel 24 al 26 de agosto de 2023, VDBP organizó el tercer Día de Campo WeLASER dentro de los DÍAS DE AGRICULTURA DE PRECISIÓN (Reusel, Países Bajos), un evento donde se exhiben máquinas, sensores, robots, software y drones para la agricultura orientado a los agricultores, profesionales y estudiantes. Más de 50 proveedores ofrecieron sus soluciones en stands y dieron más de 20 demostraciones a más de 650 visitantes. El consorcio WeLASER aprovechó este evento para comunicar y difundir los resultados del proyecto. ProgramaEl CSIC, LZH y UNIBO impartieron charlas sobre el proyecto WeLASER por la mañana y por la tarde, seguidas de demostraciones en un campo de 37×15 m2 con plantas de maíz preparado por VDBP. Además, de 10 a.m. a 6 p.m., los socios de CSIC, LZH, FUT, UNIBO, IETU y UGENT atendieron a los visitantes interesados en el stand de WeLASER. ConclusionesLos socios de WELASER recibieron valiosos comentarios de competidores y partes interesadas, lo que revela un creciente interés en adoptar el deshierbe basado en láser como alternativa a las aplicaciones de herbicidas. El evento arrojó conclusiones notables:- Los agricultores reconocen los beneficios potenciales de la robótica; Sin embargo, la transición no es su principal prioridad ahora.- La capacidad de trabajo esperada del sistema WeLASER se consideró principalmente un factor económico discutido entre los costos de mano de obra para el deshierbe manual y la inversión para el dispositivo.- Los factores competitivos deben revisarse con un enfoque holístico para evaluar la competitividad del proceso, que va más allá de las meras comparaciones de costos y debe incluir factores como el impacto ambiental, la salud de los cultivos y el cumplimiento normativo.

Cardo canadienseEl cardo canadiense (Cirsium arvense L. (Scop.)), originario de Europa a pesar de su nombre, es una planta perenne agresiva con un sistema radicular vigoroso que continuamente produce nuevos brotes, invadiendo nuevas áreas y superando a otros tipos de vegetación. Por lo tanto, amenaza gravemente la agricultura orgánica, que depende principalmente del control mecánico de malezas. La utilización de gradas rompe el sistema de raíces en partes más pequeñas con el riesgo de extender aún más las raíces en los campos y estimular las partes de las raíces para establecer nuevos brotes y plantas. Sin embargo, muchos tratamientos mecánicos dañarán las plantas de cardo y las raíces terminarán muriendo, lo que facilitará que las partes pequeñas de las raíces no establezcan nuevas plantas. Tratamiento con láserEl láser solo afecta a las partes del cardo sobre el suelo y estimula las raíces para producir nuevos brotes basados en los recursos almacenados en las raíces. Por lo tanto, acabar con las raíces matando continuamente la biomasa sobre el suelo con láser requerirá muchos tratamientos para controlar una población de cardo.Hemos tratado para su estudio plantas de cardo establecidas a partir de pequeños fragmentos de raíces con un rayo láser en tres etapas de crecimiento. ConclusiónEl láser no es una buena solución para matar poblaciones de cardos bien establecidas. Sin embargo, si el sistema radicular se corta mecánicamente en muchas partes pequeñas, es posible matar las pequeñas plantas nuevas con un rayo láser. Cuanto más pequeños sean los segmentos radiculares y más pequeños sean los nuevos brotes, mejor control obtendremos. Controlar C. arvense con rayos láser requiere más energía que controlar muchas otras especies de malezas.

Demostración en campoEl 26 de julio de 2023, COAG organizó el primer Field Day en las instalaciones del Centro de Automática y Robótica (CAR-CSIC), Arganda del Rey (Madrid, España). El objetivo principal fue presentar el equipo a los usuarios finales, profesionales, autoridades y estudiantes. Pudieron ver el prototipo en acción y se generó un intercambio sobre su funcionamiento y posibilidades. ProgramaDespués de una breve bienvenida e introducción por parte de COAG, el coordinador explicó el objetivo general y los logros del proyecto WeLASER.A continuación, se dio una explicación de los componentes del prototipo por parte del CSIC, FUTONICS, LHZ y UNIBO. A lo largo de la explicación, los participantes estuvieron muy activos, expresando sus preguntas y opiniones, por ejemplo sobre la capacidad de trabajo o las posibiles de fuentes de energía.Posteriormente, los asistentes se dirigieron al campo y se realizó la demostración sobre los cultivos de remolacha y maíz. Los participantes pudieron ver cómo encender el robot y cómo acceder y operar la interfaz de usuario. Aprendieron cómo lanzar y ejecutar una misión tanto en un campo de maíz como de remolacha. También se les enseñó sobre los efectos del láser en el cultivo al finalizar la misión, y sobre el funcionamiento del sistema de precisión con el prototipo en estático a alta potencia. Finalmente, los participantes también fueron capacitados en el uso de la interfaz de usuario y la creación de mapas y misiones. ConclusionesLos participantes proporcionaron comentarios útiles y de gran valor para mejorar el desarrollo del prototipo y preparar la demostración final, prevista para el 28 de septiembre de 2023, teniendo en cuenta sus recomendaciones e ideas.

Día de campoEl 18 de agosto de 2023, el sistema WeLASER se mostró en las instalaciones de investigación de la Universidad de Copenhague, en Taastrup, Dinamarca. Se invitó a las partes interesadas de toda Dinamarca a la demostración y, finalmente, alrededor de 45 personas de las industrias de semillas y horticultura, servicios de asesoramiento agrícola, innovadores agrícolas, agricultores e investigadores asistieron al evento.ProgramaEl anfitrión, Prof. C. Andreasen, dio la bienvenida a los invitados en el auditorio y presentó el programa de trabajo. A continuación, el coordinador del proyecto ofreció una visión general del proyecto. Después, los asistentes se desplazaron al campo experimental, donde el líder del WP5 presentó la demostración. El vehículo autónomo comenzó a controlar las malas hierbas en los campos de remolacha azucarera y maíz. Los invitados pudieron caminar por el campo para ver cómo el rayo láser había golpeado y dañado las malas hierbas. Después de la demostración, la Universidad de Bolonia presentó el equipo IoT desarrollado para apoyar a los agricultores en la recopilación de datos de campo y la toma de decisiones sobre el deshierbe con láser. El personal de WeLASER y las partes interesadas regresaron al auditorio para discutir el concepto y el trabajo futuro.ConclusionesLos asistentes se mostraron interés en cómo el grupo WeLASER daría seguimiento a sus actividades para la comercialización del sistema después de que finalizara el proyecto. Los asistentes mostraron su optimismo sobre el proyecto, y el personal de WeLASER fue alentado para continuar la investigación y comercializar el robot láser lo antes posible debido a la gran necesidad de reemplazar los herbicidas con nuevos métodos ecológicos de control de malezas.

ObjetivosEl quinto y último Evento de Partes Interesadas se organizó el 26 de julio de 2023 en el Centro de Automática y Robótica, CSIC (Arganda del Rey, Madrid, Spain). El principal objetivo de este vento de Partes Interesadas era abordar las implicaciones del futuro Reglamento sobre el uso sostenible de productos fitosanitarios (Reglamento SUR), así como las futuras alternativas en productos fitosanitarios. Más de 40 expertos de instituciones europeas, autoridades nacionales, ONG, industria de protección de cultivos, agricultores, asociaciones de agricultores y otros agentes proporcionaron sus visiones. Se realizaron dos mesas redondas con las siguientes conclusiones principales. Futuro y alternativas en Productos FitosanitariosLa mesa redonda sobre futuro y alternativas en productos fitosanitarios fue moderada por Janusz Krupanek, líder del modelo Multi-Actor para WeLASER (IETU) y participaron Evelyne Alcázar (IFOAM- International Federation of Organic Agriculture Movements), Carlos Palomares (CROPLIFE EUROPE), y Andrés Góngora (COAG). Principales conclusionesLas siguientes conclusiones se extrajeron después de breves presentaciones de los miembros de la mesa redonda y una discusión general con los asistentes al evento.- Hoy en día, el control químico es la medida más utilizada y rentable para muchos problemas agrícolas.- Es muy importante promover un uso sostenible de herbicidas y desarrollar alternativas viables, como métodos orgánicos o no químicos, para los agricultores.- Desarrollar y financiar la investigación y la innovación públicas para métodos convencionales y alternativos es un elemento clave para el futuro de los agricultores y de la agricultura europea.

ObjetivosEl quinto y último Evento de Partes Interesadas se organizó el 26 de julio de 2023 en el Centro de Automática y Robótica, CSIC (Arganda del Rey, Madrid, Spain). El principal objetivo de este evento de Partes Interesadas era abordar las implicaciones del futuro Reglamento sobre el uso sostenible de productos fitosanitarios (Reglamento SUR), así como las futuras alternativas en productos fitosanitarios. Más de 40 expertos de instituciones europeas, autoridades nacionales, ONG, industria de protección de cultivos, agricultores, asociaciones de agricultores y otros agentes proporcionaron sus visiones. Se realizaron dos mesas redondas con las siguientes conclusiones principales.Implicaciones para la producción en la UE del Reglamento sobre el uso sostenible de productos fitosanitariosLa mesa redonda sobre implicaciones para la producción UE of del Reglamento sobre el uso sostenible de productos fitosanitarios fue moderada por Manuel Linares, Gestor de Diseminación del proyecto WeLASER (COAG) y participaron José Manuel Roche (Comité Económico y Social Europeo), Patricia de Almandoz (COPA-COGECA) y Carlos Romero (Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación de España).Principales conclusionesLas siguientes conclusiones se extrajeron después de breves presentaciones de los miembros de la mesa redonda y una discusión general con los asistentes al evento.- La propuesta SUR ha ayudado a concienciar y conseguir un uso más racional y sostenible de los plaguicidas.- La transición debe incluir alternativas reales y rentables para los agricultores, como nuevas tecnologías y mejorar la financiación de la I+D.- Se plantearon algunas críticas a la propuesta SUR: ambición excesiva, falta de base científica y equilibrio agronómico, difícil implementación en áreas sensibles, o no incluir la sostenibilidad socioeconómica.

El problemaPara navegar con precisión en un campo de cultivo con sistemas robóticos autónomos, es necesario conocer a priori el mapa del entorno de trabajo. Dado que el sistema de localización por excelencia es el sistema de posicionamiento global de satélites (GNSS), estos mapas se basan en coordenadas geodésicas. En el caso de realizar tratamientos sobre el cultivo que ya han emergido, también es necesario conocer las posiciones exactas de cada línea de cultivo para evitar daños, especialmente en cultivos de hileras anchas. El resumen de práctica N. 48 presenta una metodología para obtener manualmente las coordenadas de latitud y longitud de los puntos deseados en el campo. Esta metodología también contempla la obtención de las características de la línea de cultivo, pero es un trabajo duro para el operador en grandes campos, por lo que se debe encontrar una solución automática. La soluciónGracias a los nuevos avances en inteligencia artificial, es posible utilizar diversas estrategias que permiten la detección de cultivos a partir de imágenes de cámaras de color. Uno de estos métodos se llama “detección de objetos” y se introdujo en el resumen de práctica N. 23, donde se entrenó un modelo basado en técnicas de aprendizaje profundo para detectar cultivos de maíz y remolacha azucarera en etapa temprana. La detección se realiza analizando la imagen en color. Una vez identificados los píxeles que representan el recorte objetivo, se obtienen las coordenadas de cada píxel mediante una cámara 3D (time-of-flight) calibrada con la cámara de color. Estas coordenadas forman una nube de puntos 3D. Sobre esta nube, se aplica un conjunto de filtros y estimadores de líneas y así se obtienen las posiciones exactas de cada línea de cultivo de forma automática.

Planteamiento del problemaUn objetivo del proyecto WeLASER es que el robot complete por sí solo el tratamiento de láser de alta potencia sobre los campos de cultivo. Dado que la intención es que no sea necesaria la supervisión humana mientras el robot trabaja, y que el operario se encuentre a una distancia prudencial de seguridad, se plantea el reto de buscar la mejor forma de ejecutar las misiones de manera robusta, precisa y amigable para el agricultor. Solución técnicaWeLASER pretende, además, proporcionar una interfaz de usuario que sea sencilla y fácil de usar por los agricultores. Por esto, se ha desarrollado una herramienta basada en una página web, accesible desde cualquier dispositivo como ordenador, tablet o smartphone conectado a la red WiFi del robot, que permite la gestión y supervisión de las misiones. Esto es posible gracias a un protocolo de comunicación en la nube y servicios webs basados en herramientas de acceso libre y código abierto. CaracterísticasLa misión creada según la descripción del PA-50 es lanzada mediante esta aplicación web. En el navegador web se muestra el estado del robot y de la misión. Es posible también observar (i) la trayectoria recorrida, (ii) las imágenes de las diferentes cámaras a bordo, (iii) las alertas, (vi) los niveles de la batería y el combustible, además de (v) los controles para poder pausar o cancelar la misión. Es imprescindible asegurarse de seleccionar la misión que se desea ejecutar antes de lanzarla pulsando el botón correspondiente de la aplicación.

Planteamiento del problemaEntendemos por misión de un robot autónomo el conjunto de tareas que debe ejecutar para completar una operación de forma automática. Estas tareas pueden incluir la toma de datos, la recolección de frutos o la aplicación de algún tratamiento, por ejemplo, la gestión de malas hierbas. Optimizar el tiempo y la energía en una misión agrícola es crucial para obtener buena rentabilidad. Por tanto, la misión debe planificarse cuidadosamente. Debido a que las fincas son normalmente extensas, irregulares y que pueden presentar obstáculos, la panificación de rutas eficientes para la navegación autónoma resulta compleja, pero las aplicaciones informáticas ofrecen alternativas interesantes. SoluciónWeLASER propone una solución que ayuda a la planificación óptima de rutas dentro de una finca utilizando algoritmos inteligentes, que permiten manejar estructuras de datos similares a mapas. Esto se consigue considerando factores claves como la ubicación y forma de caminos y obstáculos, la duración de la tarea, el consumo estimado de energía y la velocidad de operación. Recomendaciones prácticasPara conseguir que el robot agrícola ejecute una misión con eficiencia, se debe, en primer lugar, recopilar datos precisos sobre el área de trabajo siguiendo el procedimiento de trazado de mapas descrito en el PA-48. Conocido el mapa del campo, WeLASER calcula, de forma automática, las tareas y rutas que conforman la misión. Se recomienda personalizar la planificación de la misión en función de las necesidades del agricultor, las condiciones cambiantes del tiempo y cultivos, y realizar un seguimiento en tiempo real del robot en la ejecución de la misión.

Planteamiento del problemaDisponer de un mapa detallado del campo es crucial para tomar decisiones informadas y eficientes en la planificación y gestión de tareas. Sin embargo, existen muchos desafíos debido a la disponibilidad, escalabilidad y calidad de la información precisa y actualizada. Por esta razón, es necesario identificar claramente todas las características intrínsecas del terreno, como su ubicación, tipo, extensión y datos relativos al cultivo. SoluciónWeLASER ha desarrollado una solución innovadora para ayudar a los agricultores a gestionar su campo de manera más eficiente. Para ello, se ha tomado una herramienta de mapeo de acceso libre y se ha hecho compatible con el sistema WeLASER. Con la herramienta resultante se puede recopilar información geográfica precisa del campo y de los elementos que lo conforman, incluyendo: parcelas, edificios, caminos y áreas restringidas. Utilizando esta información se genera una descripción geométrica detallada del terreno y se obtiene una visión más completa y precisa del mismo. Esta combinación de datos nos permite gestionar el terreno de manera más efectiva, lo que resulta en mejores resultados en la planificación de ruta del robot agrícola. Recomendaciones prácticasPara la generación de mapas, primero se ubica la región de interés, para luego dividir el terreno en diferentes áreas utilizando formas poligonales. Cada área se asocia a un tipo específico (edificio, parcela, camino, etc.), donde además se detallan diversas características (tipo de camino, cultivo en parcela, etc.). Es importante señalar que, en el caso de los caminos, la forma geométrica para su representación es un conjunto de líneas.

Planteamiento del problemaDeterminar exactamente las dimensiones del campo de cultivo es crucial para el correcto funcionamiento de los sistemas de navegación de robots agrícolas. Es necesario disponer de referencias fijas para que el sistema robótico realice su movimiento de forma precisa una y otra vez. Esto requiere medir tanto los límites del campo como la posición de las líneas de cultivo. SoluciónWeLASER soluciona este problema de establecimiento de referencias delimitando primero el contorno del campo. Para ello, utiliza la tecnología RTK (del inglés Real Time Kinematic) o navegación cinética satelital en tiempo real, que otorga una precisión al nivel del centímetro en coordenadas geodésicas (latitud, longitud), para saber, por ejemplo, el espacio de maniobra disponible para realizar giros, y mantenerse dentro de las lindes del campo. Para evitar que el robot destruya el cultivo, también se toman las coordenadas de los puntos donde empiezan y terminan las líneas de cultivo. Recomendaciones prácticasLa metodología consiste en obtener de forma manual las coordenadas de latitud y longitud de los puntos deseados del campo. Para ello se hace uso de un equipo de medida, compuesto por (i) una antena base que debe ser fija y colocada siempre en el mismo punto, y (ii) una antena móvil, que ha de colocarse exactamente en cada uno de dichos puntos. Estas posiciones se almacenan, y tras repetir la operación en todos los demás puntos se obtiene la medición completa del campo. El trazado del campo de trabajo debe realizarse una sola vez, antes de la robotización de la tarea en ese campo. Las coordenadas de las líneas de cultivo deben tomarse con cada cosecha, por lo que, como alternativa, se ha desarrollado el procedimiento automático descrito en el PA-52.

Planteamiento del problemaLa automatización de un proceso de producción suele requerir modificaciones del propio proceso y de su entorno. En algunos sectores como la agricultura, el proceso depende principalmente de factores naturales, que siguen sus propias leyes, y del entorno de trabajo, los cuales resultan difíciles de modificar/adaptar. En este caso, se requieren de acciones previas que faciliten la automatización de los procesos, que suelen ejecutarse mediante implementos, capaces de realizar un conjunto de tareas, que incluyen la toma de datos, la recolección de frutos, la aplicación de tratamientos, entre muchas otras. Estos implementos requieren desplazarse utilizando vehículos. La automatización de dichos procesos consta de la automatización tanto del vehículo como del implemento, que pasan a transformarse en un robot autónomo que, para operar, requiere de un conjunto de acciones previas enfocadas en las siguientes prácticas. Acciones prácticasEn primer lugar, de debe determinar la forma del campo y sus dimensiones, lo que se conoce como trazado del campo de trabajo. A continuación, se genera un mapa detallado que identifique claramente todas las características intrínsecas del terreno: ubicación, tipo de terreno, extensión y datos relativos al cultivo, etc. Esta actividad se denomina generación de mapas de campo. El siguiente paso es la generación de la misión que consiste en definir el conjunto de tareas que se deben ejecutar para completar una operación de forma automática. Y, por último, solo resta facilitar al agricultor la ejecución y supervisión de la misión que se realiza con una interfaz de usuario sencilla y fácil de usar. Estas prácticas se detallan en los PA-48 al PA-51.

PupaeSome insects have a life stage called a pupa. Insects that go through a pupal stage are called holometabolous, meaning that they have four stages in their life cycle: egg, larva, pupa, and imago, which is the last stage an insect attains. The insects’ juvenile hormones control the processes of entering and completing the pupal stage. Becoming a pupa is called pupation.The insect Tenebrio molitor has a whitish pupa that turns brown over time. It uses its stored fat to grow into a beetle. Depending on the temperature and other environmental conditions, it emerges as an adult beetle after 3 to 30 days. At room temperature, it will stay in the pupa stage of its life cycle for approximately a week. The pupa can only wiggle but not move. We exposed T. molitor pupae to increasing dosages of laser energy (Joule) from a collimated thulium-doped 2 µm 50 W fiber laser with a 2 mm beam diameter. Afterwards, we recorded the number of dead pupae 8 and 15 days after treatment. Results and ConclusionThe mortality of the pupae increased with increasing dosages. All pupae immediately died when exposed to a dose of 25 J, which is appropriate for killing weed seedlings. Generally, the mortality rate increased significantly after eight days. After 15 days, nearly all pupae died after being exposed to an energy dose of 5 J. Hence, pupae are very vulnerable to laser irradiation. However, only a small area (less than 1%) will be exposed to the laser treatment, even with a high weed density in the field. Therefore, the probability of hitting some pupae with the laser beam is very low.

BeetlesBeetles belong to the order Coleoptera and are insects characterized by having their front pair of wings hardened into wing cases. There are about 400,000 beetles described, and Coleoptera is the largest of all orders, constituting almost 40% of described insects and 25% of all known animal species. Beetles are found virtually in every habitat. Beetles often feed on fungi and plants and break down plant debris and animals. Some beetles are agricultural pests, while others are beneficial insects (e.g., ladybirds or ladybugs) eating plant-sucking insects like trips and aphids that damage crops. The Tenebrio molitor beetle, is a large one reaching 25 mm in length. It has often been used as a test insect in ecotoxicological studies as it is easy to propagate, feed and keep indoors in laboratories.We exposed T. molitor beetles to increasing dosages of laser energy (Joule) from a collimated thulium-doped 2 µm 50 W fiber laser with a 2 mm beam diameter. Afterward, we recorded the number of dead beetles 8 and 15 days after treatment. Results and ConclusionThe mortality of the beetles increased with increasing dosages. All beetles were dead after 15 days when exposed to a dose of 25 J appropriate to kill weed seedlings (see figure). At low dosages, the mortality increased between 8 and 15 days after treatment, while the beetles almost immediately died at the highest dosages. The T. molitor beetle is a big one with wings hardened into thick wing cases. Therefore, it is likely that smaller beetles that are less protected would be more sensitive to laser irradiation (see Practice Abstract 43). However, only a tiny part of the total field (less than 1%) will be exposed to the laser treatment, even with a high weed density in the field. Therefore, the probability of hitting a beetle with the laser beam is low.

LarvaeLarva is a distinct juvenile form some animals undergo before metamorphosis into the adult stage. Insects typically have a larval phase of their life cycle. The appearance of caterpillars and butterflies’ larvae are often significantly different from the adult form.The insect Tenebrio molitor has often been used as a test organism in ecotoxicological studies. The larva of T. molitor (also called mealworms) is considered a pest due to its ability to consume stored flour, grains, or animal feeds (see the figure). The larva is white and reaches 2−2.5 cm in length. They gradually become yellow and then dark brown. They have three pairs of legs.We conducted experiments exposing larvae of mealworms to increasing dosages of laser energy (Joule) from a collimated thulium-doped 2 µm 50 W fiber laser with a 2 mm beam diameter. Afterward, we recorded the number of dead larvae 8 and 15 days after treatment. Results and ConclusionThe mortality of the larvae increased with increasing dosages. All larvae were dead after 15 days when exposed to a dose of 25 J, which could be used to kill weed seedlings. Even a dose of 0.5 J increased the mortality rate. The mortality did not change much between 8 or 15 days after treatment. Hence, the larvae were very sensitive to laser irradiation. However, only a tiny part of the total field (less than 1%) will be exposed to the laser treatment even with a high weed density. Therefore, the probability of hitting a larva is negligible compared to other weed control means.

LadybugsLadybugs are small predator beetles. There are more than 5000 species of ladybugs. Ladybugs are beneficial insects because they reduce the number of plant-eating pests in crops. A ladybug can eat more than 5000 aphids in its lifetime. When fields are sprayed with pesticides, ladybugs may be harmed or killed. What happens if they are exposed to laser irradiation? Experiment with the two-spotted ladybugWe exposed Adalia bipunctata (also called Coccinella bipunctatta, the two-spotted ladybug, or two-spotted lady beetle) to increasing dosages of laser energy from a collimated thulium-doped 2 µm 50 W fiber laser with a 2 mm beam diameter. Afterward, we recorded the number of dead beetles over 15 days after treatment. Results and ConclusionThe mortality of the ladybugs increased with increasing dosage. A dose of 25 J (79 J/mm2), appropriate to kill weed seedlings, killed all ladybugs immediately. Even a dose of 0.05 J increased the mortality rate. Consequently, ladybugs are very sensitive to laser irradiation. However, only a tiny part of the total field (less than 1%) will be exposed to the laser treatment even with a high weed density like 500 plant/m2. Therefore, the probability of hitting a ladybug is very little compared to other weed control means.

EarthwormsEarthworms are ecologically important due to their activity in the bioturbation and decomposition of organic matter in many soil types. Earthworms belonging to Enchytraeids are often used as model organisms in toxicological laboratory tests. We studied whether the mortality of the two earthworm species Enchytraeus albidus and Enchytraeus crypticus were affected when the soil was exposed to laser beams. Experiments with Enchytraeus albinus and Enchytraeus crypticusWorms were studied in three soil types (sandy soil, clay soil, and organic soil). The soil was kept moist but not wet. The worms were fed with rolled oats weekly. The rolled oats were grounded and autoclaved before use to avoid flour or predacious mites’ infestation. Fifty mL plastic tubes were used. The tubes containing 10 g dry soil were added demineralized water to achieve 50% water-holding capacity. Each tube had three worms. The soil surface of the tubes was exposed to the laser beam with four doses of energy, respectively: 0 (control), 25, 50, and 75 J. Each treatment was replicated ten times resulting in 4 dosages × 10 replicates = 40 treatments for each soil type. After the treatment, the tubes were placed in darkness in a climate cabinet at 20 °C. The number of immobile, dead, or missing enchytraeids in all treatments was recorded after a week. The experiments were repeated four times. Results and ConclusionIn none of the experiments, the mortality of the earthworms living in soils exposed to laser beams was different from the mortality of earthworms living in tubes with untreated soils, even though the worms were very close to the soil surface and could not escape. Therefore, it is unlikely that laser weeding will harm earthworms.

OportunidadesEl cuarto evento de partes interesadas de WeLASER se llevó a cabo el 24/11/2022 y reunió a más de 40 participantes, incluyendo agricultores, representantes de instituciones agrícolas y de centros de investigación, legisladores, ONG y socios del proyecto. Esta fue una oportunidad para presentar los desarrollos clave del proyecto y discutir la implementación futura de la invención. El evento se centró en los resultados de la integración del robot móvil WeLASER y las pruebas de campo. Puntos clave planteados y conclusiones prácticas- Existe un potencial para mejorar los parámetros clave de rendimiento que está siendo explorado por el consorcio. Se trata de la eficiencia del sistema de reconocimiento de malas hierbas, así como del láser de alta potencia.- El trabajo autónomo continuo del robot durante el día y la noche es potencialmente uno de los beneficios clave.- La forma más eficiente de aplicación es combinar el deshierbe con WeLASER en los surcos y el deshierbe mecánico entre surcos.- Deben considerarse cuestiones de sostenibilidad como el rendimiento energético, el uso de energías renovables y la durabilidad.- Existen limitaciones en el uso de la máquina según el tipo de cultivos, la forma de producción, por ejemplo, la labranza y la etapa de crecimiento, y su uso deben planificarse cuidadosamente.- WeLASER puede desarrollarse aún más de manera flexible para cumplir con las expectativas específicas de los agricultores y otros usuarios, por ejemplo, la gestión de áreas verdes en las ciudades.- Las estrategias de comercialización de WeLASER pueden depender de factores socioeconómicos, siendo el arrendamiento y la compra de la máquina la estrategia de implementación más viable.

AufgabeZur effizienten Bekämpfung von Unkraut sollte Futonics im Rahmen des WeLASER Projektes einen Faserlaser mit 500 W Ausgangsleistung entwickeln. Der Laser sollte auf einer Thulium dotierten Faser basieren und im Wellenlängenbereich um 2 µm arbeiten. Ziel im Projekt war es, ein Laser System zu realisieren, das effizienter, robuster, leichter und auch günstiger als bisherige Systeme ist. ErgebnisseFutonics hat einen neuen Thulium Faserlaser mit einer Emissionswellen-länge bei 2 µm entwickelt, der eine Ausgangsleistung von 500 W erreicht. Mit einem neuartigen Kühlkonzept und durch die Minimierung von Leistungs-verlusten in allen Komponenten, erreicht der Laser eine sehr hohe elektrisch-optische Effizienz. Mit der 48 V DC Spannung eines Fahrzeugs wird eine Gesammteffizienz von 15 % erreicht. Der Laser kann eine Arbeits-faser mit bis zu 10 m Länge nutzen, die die grundmode Strahlqualität von M² < 1,2 erhält. Dies ermöglicht eine sehr flexible Montage. Für den 500 W Laser wird das 19‘‘ Gehäuse des bisherigen 250 W Systems verwendet (Maße: 705×437×177 mm³). Im kontinuierlichen Laserbetrieb hat der neue Laser bei 48 V Versorgungsspannung eine Stromaufnahme von 70 A. Zur Kühlung wird dann ein Wasserkühler mit 3 kW Kühlleistung benötigt. ZusammenfassungDer neue 500 W kontinuierlich arbeitende 2 µm Faserlaser von Futonics liefert mit der bisher verwendeten Baugröße eine deutlich höhere Ausgangsleistung. Da die Strahlqualität von M² < 1.2 erhalten wurde, erreicht er eine deutlich höhere Leistungsdichte im Fokus. Mit einer angepassten Optik wird ein Fokusdurchmesser < 0,5 mm bei einem Arbeitsabstand von > 0,5 m erreicht. Dieser neue Hochleistungslaser ermöglicht die Vernichtung von Unkraut mit kurzen Laserpulsen, wodurch eine hohe Effizienz erreicht wird. Die Steuerungs-elektronik des Lasers ermöglicht präzise Laserpulse bei Wiederholraten bis zu 5 kHz.

Planteamiento del problemaEn los eventos de partes interesadas de WeLASER se ha cuestionado que los equipos de alta tecnología en agricultura requieren conocimiento tecnológico (comunicaciones, robótica, sistemas informáticos, etc.) para su gestión y configuración, y depende en gran medida de la disponibilidad de Internet. Estos conceptos y recursos se pueden armonizar a través de un sistema de entrada/salida (E/S) que integre una aplicación sencilla pero eficiente para gestionarlos. Sin embargo, también hay algunos controles obligatorios que los operarios necesitan tener cerca por seguridad, como un botón de emergencia. Por lo tanto, el diseño de una interfaz hombre-máquina (HMI) es complejo, especialmente cuando se combinan equipos de diferentes fabricantes. SoluciónUna solución para el proyecto WeLASER consiste en ampliar el sistema de E/S (tablet/smartphone) definido en el PA-35 con el controlador remoto proporcionado por el fabricante del robot. El diseño de un estructura simple para conectar el sistema de E/S al controlador remoto ofrece una solución práctica y ergonómica que permite agregar muchas características al sistema. Conclusión prácticaLa integración del controlador remoto del robot con un sistema de E/S basado en una pantalla táctil interactiva ofrece las siguientes ventajas- El botón de emergencia está siempre cerca del operador- El operador puede obtener el control manual en cualquier momento- El operador está continuamente informado del progreso de la misión (estado del robot, rendimiento del tratamiento, transmisión en vivo de cámaras a bordo, advertencias, etc.)- El operador interactúa con el administrador de la misión a través del sistema de E/S (el controlador remoto no tiene pantalla).

Planteamiento del problemaEn 2010, la Comisión Europea adoptó la evaluación de madurez tecnológica para estimar el grado de utilización de las tecnologías desarrolladas en los proyectos de investigación e innovación que financia. Esta evaluación se basa en la identificación del estado de la tecnología con una escala de nueve niveles (Technology Readiness Levels, TRL), siendo TRL9 la tecnología más madura.Los TRL se desarrollaron en la NASA en la década de 1970 y se definieron como (ISO 16290:2013):TRL1-Principios básicos observadosTRL2-Concepto de tecnología formuladoTRL3-Prueba experimental de conceptoTRL4-Tecnología validada en laboratorioTRL5-Tecnología validada en entorno relevanteTRL6-Tecnología demostrada en entorno relevanteTRL7-Demostración del prototipo en entorno operativoTRL8-Sistema completo y calificadoTRL9-Sistema probado y en funcionamiento Cálculo del TRLLa definición de TRLs se caracteriza por: (a) ser una asignación auto-evaluada, (b) las definiciones de las diferentes etapas son muy generales y (c) las transiciones entre etapas son abstractas, lo que hace extremadamente complejo el proceso de asignación de un TRL a una tecnología determinada. Afortunadamente, algunas instituciones han elaborado calculadoras basadas en cuestionarios para facilitar el procedimiento de identificación del TRL de una tecnología. Conclusiones prácticasWELASER utilizará la calculadora TRL definida por el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea de los EE. UU. (Basado en MS Excel) para evaluar el TRL de los diferentes subsistemas, que se espera que logren TRL6/7, así como todo el sistema de deshierbe, que se espera que alcance TRL7.

Estado del sistema
WeLASER alcanzó la mitad del proyecto el 30 de marzo de 2022, que técnicamente se retrasó un mes debido al Covid-19 y otras crisis económicas y políticas. En ese instante, se concluyó el ensamblaje del sistema, se realizaron las primeras pruebas y se obtuvieron las primeras conclusiones, como se informa en el Practice Abstract 36. 
A mediados de junio de 2022, el consorcio celebró la reunión de revisión del proyecto en las instalaciones del CSIC. El Oficial de Proyectos y dos Expertos Externos discutieron las actividades y resultados del proyecto con el consorcio. Se realizaron algunas demostraciones breves: (i) se mostró cómo la fuente láser mataba algunas plantas y (ii) el robot autónomo se condujo automáticamente al campo experimental.

Conclusiones prácticas
Las actividades realizadas durante la reunión de revisión y las demostraciones ayudaron a (i) avanzar en la detección de algunos problemas de diseño y mal funcionamiento (ii) depurar el software relacionado con las comunicaciones, (iii) validar el ensamblaje de todo el sistema, y (iv) entender cómo mejorar los cultivos en los campos experimentales para realizar las pruebas y demostraciones del proyecto. Además, el consorcio entendió que (i) los problemas de diseño detectados son menores y no tendrán impacto negativo en las características finales del sistema, (ii) la arquitectura de software basada en Robot Operating System (ROS) y FIWARE (Future Internet ware) facilitará la integración final del sistema, (iii) el procedimiento para ensamblar el sistema es un proceso sencillo que repercutirá en el costo de fabricación y (iv) los campos experimentales podrán producir los cultivos objetivo para la demostración final al final del proyecto (septiembre 30, 2023).

Integración preliminar
El proyecto WeLASER alcanzó con éxito su integración preliminar del sistema en abril de 2022, después de ensamblar todos los subsistemas a bordo de la plataforma móvil y i) verificar las interfaces mecánicas, ii) verificar las interfaces eléctricas y iii) establecer el primer nivel de comunicación entre los subsistemas.

Algunos resultados
El sistema está funcionando de acuerdo al Plan de Trabajo y se han logarado avances relevantes en las diferentes partes del prototipo:
- La integración de las redes de sensores IoT y las aplicaciones de computación en la nube,
- La fuente láser de alta potencia,
- Los sistemas de percepción de IA y de escaneo y
- El segundo prototipo del robot autónomo.
Durante la reunión de integración del proyecto (27 de abril de 2022) en el CSIC, el robot WeLASER fue conducido manualmente a los campos experimentales mostrando un rendimiento prometedor y el consorcio aprobó el hito 2 "Interfaces electromecánicas y de comunicación evaluadas".

Próximos pasos y recomendaciones prácticas
De acuerdo con las pruebas realizadas y la lista de defectos detectados, el sistema WeLASER resulta prometedor y el consorcio espera lograr los objetivos finales. Además, es necesario desarrollar un conjunto sólido de acciones estratégicas durante los próximos meses para optimizar la comunicación y difusión de los resultados de WeLASER, así como la explotación final del sistema. Por ejemplo, habrá 2 eventos adicionales para las partes interesadas, 3 días de campo en tres países diferentes (Dinamarca, Países Bajos y España), 3 tandas de entrevistas telefónicas asistidas por computadora (CATI) en Francia, Polonia y España, 1 demostración final y una Escuela de Verano para estudiantes especializados.

Planteamiento del problema
En los eventos con las partes interesadas y las entrevistas de grupos realizadas en el proyecto WeLASER, los participantes han planteado dudas relacionadas con el uso de equipos de alta tecnología en agricultura, que requiere nuevos conocimientos y conceptos (comunicaciones, robótica, sistemas de TI, etc.) para ser administrados y configurados, lo que también depende de la disponibilidad de Internet. Además, se requiere que los usuarios exhiban habilidades relacionadas con los sistemas basados en computadoras (sistemas operativos, WIFI, etc.) y que dediquen demasiado tiempo a las actualizaciones de software

Requerimientos de usuarios
Por tanto, los usuarios de maquinaria agrícola demandan sistemas que puedan ser utilizados de forma amigable (comandos auto explicables en terminales portátiles), que no requieran conceptos adicionales alejados del conocimiento agrícola común y que puedan obtener información de fuentes externas de forma autónoma.

Solución práctica
WeLASER responde a estos requerimientos proporcionando una interfaz hombre-máquina basada en tecnologías de computación en la nube capaz de
- Ordenar comandos sencillas y potentes como “IR AL CAMPO Y APLICAR ”.
- Aportar versatilidad e independencia de marcas comerciales específicas de maquinaria. Se puede ejecutar en cualquier tipo de terminal (Teléfono, tableta, portátil, etc.).
- Permitir una comunicación fiable con la nube a través de redes 4G y 5G. Esto evitará muchos problemas derivados del uso de routers y las limitadas coberturas WIFI.
- Utilizar las facilidades y el lenguaje que ofrece Internet.
- No requerir actualizaciones de software (realizado por el proveedor del servicio).

Evento
El pasado 21 y 22 de marzo tuvo lugar una reunión del Grupo de Trabajo Técnico del Código de Tractores de la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos (OCDE) en París, Francia. La “Estación de Mecánica Agrícola” es un stakeholder activo en el proyecto WeLaser y como laboratorio oficial del Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación de España participó en la reunión. Hasta ahora se ha realizado una revisión del estado del arte de la técnica al respecto de la automatización y robótica en maquinaria agrícola Y el cometido para el futuro se centra la normalización y ensayo de los sistemas relacionados con la seguridad de estas máquinas.

Conclusiones
Los trabajos de normativa y normalización se enfocan en la seguridad de la maquinaria y su sensorización o control, por ejemplo, en lo relacionado al medio ambiente o al operador, más que en aspectos relacionados con las prestaciones de los sistemas, como la medición de rendimientos o su efectividad.

Recomendaciones prácticas
WeLASER incluye en su plan de trabajo sistemas de seguridad para el vehículo y el sistema láser atendiendo a la protección en el entorno del sistema de (i) humanos y animales, (ii) obstáculos y vehículos y (iii) los propios cultivos. El plan cumple las normas y estándares en vigor. Sin embargo, como vemos, las instituciones están tomando partido en los aspectos de seguridad y el consorcio WeLASER deberá estar pendiente de las próximas indicaciones de los comités con influencia en agricultura y específicamente los comités de la OCDE. El papel de los stakeholders del proyecto es clave en este sentido, en el marco del enfoque multiactor, para que la evolución de la solución tecnológica esté adaptada a la realidad y a las necesidades prácticas y legales del sector

Anforderungen an den Hersteller
Grundsätzlich muss ein Laserroboter, der zur Unkrautbekämpfung autonom im Außenbereich betrieben wird, gemäß der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG in Verbindung mit den untergeordneten Regelungen CE-konform sein. Dadurch wird gewährleistet, dass das System konstruktiv alle Sicherheitsanforderungen erfüllt und Restrisiken benannt sind. Für den betrachteten Anwendungsfall sollte das Gesamtsystem die Laserklasse 1 nach DIN EN 60825-1 erreichen. Das System muss somit intrinsisch sicher sein, von ihm darf weder im bestimmungsgemäßen Betrieb noch in vorhersehbaren Fehlerfällen eine Gefahr für Bedienende oder Außenstehende ausgehen.

Voraussetzungen für den Betreiber
Um Gefährdungen, die trotz der ergriffenen technisch-konstruktiven Maßnahmen während des bestimmungsgemäßen Betriebs, in vorhersehbaren Fehlerfällen oder bei Wartungsarbeiten auftreten können, entgegenzuwirken, ist eine Gefährdungsbeurteilung durchzuführen. Diese beinhaltet u.a. die spezifischen Gefährdungen durch Laserstrahlung sowie Gefährdungen, die aus dem Fahrbetrieb des Roboters resultieren. Nach Umsetzung der aus der Risikoanalyse abgeleiteten Schutzmaßnahmen ist eine Betriebsanweisung für die Bedienenden zu erstellen.
Für den ausschließlichen Betrieb eines Laserroboters der Klasse 1 ist keine laserspezifische Qualifikation erforderlich. Sollen jedoch auch Wartungs- oder Servicearbeiten durchgeführt werden, bei denen die Aktivierung des Lasers mit Bestrahlungsstärken oberhalb der Expositionsgrenzwerte für Augen und Haut möglich bzw. notwendig ist, ist ein Laserschutzbeauftragter zu benennen. Außerdem müssen spezielle Schulungen am Gerät hinsichtlich der Lasersicherheit erfolgen.

Funktionsprinzip der Laserunkrautbekämpfung
Die Unkrautbekämpfung mittels Laserstrahlung im Nahinfrarot-Wellenlängenbereich basiert auf einem thermisch induzierten Prozess: Durch die Wechselwirkung der Strahlung mit dem pflanzlichen Material, im Idealfall dem Meristem, also dem Wachstumszentrum der Unkrautpflanze, entsteht durch Strahlungsabsorption Wärmeenergie und die Temperatur steigt. Oberhalb einer spezifischen Temperaturschwelle wird das Meristem durch thermische Zersetzung organischer Verbindungen irreversibel geschädigt und die Pflanze stirbt ab.

Führt dieser Prozess zur Freisetzung von Gefahrstoffen?
Bei thermischen Materialbearbeitungsverfahren, z.B. mit dem Laser, werden oftmals Gefahrstoffe in Form von Rauchen bzw. partikel- und gasförmigen Emissionen freigesetzt. Dies ist eine Folge der Erwärmung des Materials über die jeweilige Sublimations-, Verdampfungs- bzw. Zersetzungstemperatur hinaus, wodurch zumindest ein Teil des Materials lokal in die Gasphase überführt wird. Hingegen ist die Absicht bei der Pflanzenbekämpfung mittels Laserstrahlung, eine möglichst gut definierte Energiemenge in Form von Laserpulsen zu applizieren, durch die es zwar zu einer letalen Zellschädigung kommt, womit jedoch lediglich Temperaturen erreicht werden, bei denen noch nicht in nennenswertem Umfang Material in die umgebende Luft überführt wird. Die Bearbeitung findet somit quasi gefahrstofffrei statt.

Fazit für die Praxis
Sofern es nicht zu einer Verbrennung kommt oder falsche Pflanzen getroffen werden, werden bei der Unkrautbekämpfung mittels Laserstrahlung keine Gefahrstoffe freigesetzt, so dass diesbezüglich keine speziellen Schutzmaßnahmen erforderlich sind und keine Umweltgefährdung entsteht.

Warum ist Laserstrahlung gefährlich?
Bei der Wechselwirkung von Laserstrahlung mit menschlichem Gewebe kommt es durch Strahlungsabsorption zum Energieeintrag. Dies wird dann gefährlich, wenn die Energie nicht schnell genug aus dem bestrahlten Bereich abtransportiert wird. Grundsätzlich werden im Hinblick auf die Risiken in der Normung Augen und Haut unterschieden, für welche wellenlängen- und einwirkzeitabhängige Expositionsgrenzwerte definiert sind. Da Laserstrahlung im für die Unkrautbekämpfung bevorzugten Wellenlängenbereich unsichtbar ist, erfolgt keine reflexartige Abwendungsreaktion infolge von Blendung.

Wie lässt eine sichere Laserunkrautbekämpfung realisieren?
Wenn Laserstrahlung divergent ist, also aufgeweitet wird, nimmt die Bestrahlungsstärke mit zunehmenden Abstand zum Fokus ab, und zwar umso stärker, je größer die Divergenz ist. Weiterhin führt die Minimierung der Einwirkdauer zur Limitierung des potenziellen Energieeintrags. In der Praxis reicht eine entsprechende Gefährdungsreduzierung jedoch nicht aus, weil für die Unkrautpflanzen letale Energiedosen appliziert werden sollen. Zusätzlich sind technische Schutzmaßnahmen zu ergreifen: Um die Laserstrahlung räumlich zu begrenzen, wird eine hinreichend widerstandfähige Abschirmung installiert. Ein Strahlungsaustritt aus der umschlossenen Raum lässt sich mit Überwachungseinrichtungen, die im Fehlerfall den Laser automatisch abschalten, sicher verhindern.

Fazit für die Praxis
Die Laserunkrautbekämpfung kann trotz unsichtbarer Laserstrahlung mit hohem Gefährdungspotenzial auch auf dem Feld sicher durchgeführt werden, wenn eine sorgfältige Gefährdungsbeurteilung erfolgt und geeignete technische Schutzmaßnahmen umgesetzt werden.

Oportunidades
En el proyecto WeLASER se utiliza un enfoque multiactor para el desarrollo y la evaluación de nuestra tecnología innovadora a lo largo de todo el proceso. Este es un enfoque clave para centrarse en los problemas u oportunidades reales a los que se enfrentan los agricultores y los usuarios finales y para hacer frente a los múltiples efectos de la tecnología WeLASER en diferentes campos, pronosticando el comportamiento y la evolución del sistema, las incertidumbres y los riesgos. Incluye consideraciones ambientales en términos de riesgo y recursos, pero también preocupaciones económicas o financieras y consideraciones socioculturales.

Solución WeLASER y resultados esperados
WeLASER identifica e involucra a partes interesadas relevantes en el enfoque multiactor. Están ayudando en el proceso de codiseño con comunicación recíproca y creación de consenso a través de varios eventos, así como en grupos focales internacionales, regionales y nacionales o gracias a demostraciones de campo. La gestión es un proceso continuo para incluir a los interesados en las actividades del proyecto.

Recomendaciones multiactor
Después de 18 meses de desarrollo del proyecto, el enfoque multiactor ha mostrado su potencial. Se han realizado varios intercambios: por ejemplo, 3 eventos de partes interesadas y 4 grupos focales. Han sido determinantes en la definición de las características preliminares del sistema (por ejemplo, para usar un enganche de 3 puntos o para aumentar el ancho), en cuestiones de seguridad (para incluir sistemas que apaguen la máquina en condiciones inesperadas) o barreras y oportunidades económicas (por ejemplo, flexibilidad de la aplicación y su modularidad, facilidad de uso o su coste-efectividad).

Polish Focus Group Interview (FGI) Workshop 
The FGI workshop was held on the 3rd of February 2022 gathering 16 participants from Poland including farmers, representatives of farmers associations, agricultural advisors, consultants and researchers. The workshop provided valuable insights into the future implementation of precision agriculture techniques. After the focus group discussion, a SWOT analysis was conducted in order to identify the main factors that impact the implementation of the WeLASER technique. 

Main findings of discussion: 
- Currently the main issues related to weed control are: (1) lack of workforce for labour-intensive methods, (2) high reliance on herbicides as the best option, difficult to be replaced (3) effective removal of perennial weeds (4) integration of weed removal techniques in rows and interrows. 
- In order to implement innovative weeding technologies by farmers, the technology should be economic, efficient, reliable, flexible in use and appropriate advisory support has to be provided. 

Practical conclusions
- The WeLASER technique prospectively can be a good solution for crops and agriculture systems.
- The implementation can be driven by stricter policies and legislation regarding plant protection products 
- There is a need for reliable information related to WeLASER performance including cost-effectiveness, energy efficiency and its functionalities with regard to specific crops and recognition of practical conditions of its use in the farms.

Objectivos
WeLASER realizó el 24 de febrero un Grupo Focal telemático para personas interesadas en España. El objetivo fue intercambiar conocimientos sobre la futura implementación de herramientas de agricultura de precisión en el control de malezas, con especial atención a la técnica WeLASER. Los resultados ayudarán a mejorar el diseño y desarrollo de modelos comerciales de agricultura de precisión en el control de malezas y brindarán recomendaciones de política europea.

Discusión
Los participantes estaban muy interesados en el tema y muy activos durante la discusión y el análisis DAFO. Consideraron que, en un contexto de resistencias a herbicidas, menor disponibilidad de sustancias activas, menor dosis permitida y alto costo/falta de alternativas no químicas, las técnicas de agricultura de precisión en el control de hierbas adventicias con menor impacto ambiental y sobre el suelo y mejora de la biodiversidad son bienvenidos. Sin embargo, esas tecnologías deberían ser rentables, fáciles de usar e inofensivas para el cultivo. Se necesita apoyo público para estimular el uso de tecnologías de bajo impacto ambiental y se necesita capacitación adecuada.

Recomendaciones prácticas
Las principales fortalezas destacadas en el análisis DAFO fueron que la solución WeLASER ayuda en la consecución de estrategias ambientales y en la mejora de la seguridad alimentaria, lo que está en línea con la principal oportunidad señalada: una mayor demanda de productos más sostenibles. En cuanto a las amenazas, la posible falta de apoyo público a estas innovaciones y la falta de empresas que opten por estas tecnologías con fines comerciales fueron las dos principales conclusiones. Finalmente, el coste del equipo fue la principal debilidad considerada.

Belgische/ Nederlandse focusgroep workshop
De workshop ging door op 10 februari 2022 met 13 participanten waaronder landbouwers, vertegenwoordigers van landbouwverenigingen, landbouwmachine producenten, consultants en onderzoekers. Tijdens de workshop werd waardevolle informatie wat betreft de succesvolle implementatie van de WeLASER techniek verkregen. Na de focusgroep discussie volgde een SWOT analyse om de belangrijkste factoren die de toekomstige implementatie van de WeLASER toepassing beïnvloeden te identificeren.

Belangrijkste resultaten uit de discussie: 
- De belagrijkste huidige problemen met betrekking tot onkruidbestrijding zijn (1) herbicideresistentie, (2) moeilijkheden met het bestrijden van onkruiden in de rij, (3) arbeidsintensieve methodes, en (4) het strikter wordende beleid voor het gebruik van chemicaliën
- Landbouwers kunnen innovatieve onkruidbestrijdingstechnieken toepassen, rekening houdend met de kosteneffectiviteit van de toepassing, de capaciteit en de gebruiksvriendelijkheid. 

Praktische conlcusies
- De WeLASER toepassing kan potentieel zorgen voor nieuwe opportuniteiten en heeft mogelijks een enorm marktpotentieel dankzij het strikter wordende beleid rond chemicaliën, de toenemende nood aan een duurzame voedselketen en het potentieel om landbouw een groener imago te bezorgen.
- De cruciale factoren voor de implementatie van WeLASER zijn de kosteneffectiviteit, de gebruiksvriendelijkheid, de capaciteit en de mogelijkheid tot multifunctioneel gebruik van de WeLASER toepassing.

Hvordan laser kan påvirke dine øjne
Laser udsender store energimængder i form af en smal og samlet lysstråle, som bliver overført til varmeenergi, når den rammer en overflade. Hvis denne koncentrerede varme- energi rammer øjet kan den påføre uoprettelig skade så som blidhed.
Laser kan være mere eller mindre skadeligt for øjet afhængigt af bølgelængden. Synligt og nær-infrarødt (400–1400 nm) laser lys udgør en alvorlig risiko for retina, da retinas vævsstruktur ikke er i stand til at regenerere. Læsion, som er opstået på grund af synligt og nær-infrarødt lys, kan derfor blive permanente. Det mest kritiske område af retina er den centrale del, fovea, og det omkringliggende område (macula) (se figuren).
Laserlys i det ultraviolette infrarøde område kan forårsage skade på cornea eller øjets linse (se figuren). Lang- infrarødt lys (1,400 nm − 1 mm; CO2 lasere, 10,600 nm) kan give varmeskader ved at opvarme tårer og væsken i corneas væv. Kraftig eksponering af infrarøde stråler resulterer i manglende gennemsigtighed af cornea og giver ujævnheder i overfladen (OSHA, 2022). 
Praktisk anbefaling
Undgår altid at blive eksponeret for laserstråler. Brug beskyttelsesbriller, som beskytter mod den specifikke laserbølgelængde, når du arbejder med laser. Beskyttelsesbriller kan være temmelig dyre, men de er nødvenlige for at beskytte dine øjne. Tjek at brillerne er godkendte af myndighederne. Hvis du ikke er nødsaget til at være tæt på den autonome laser ukrudtsbekæmpelsesrobot, så hold altid afstand til den for at undgå at blive eksponeret for reflekteret laser lys. 
Reference
Laser Hazards. OSHA Technical Manual (OTM). Section III, Chapter 6. US https://www.osha.gov/otm/section-3-health-hazards/chapter-6

Laserstråleeksponering af det omgivende miljø 
Laserstråler kan være skadelige for mennesker og dyr. Derfor skal mennesker og dyr ikke udsættes for utilsigtet laserbestråling. Gardiner og skærme kan monteres på den autonome laserrobot for at reducere risikoen for, at det omgivende miljø udsættes for laserstråler. Men hvis gardinerne og skærmene er for tæt på jordoverfladen kan de komme til at skade afgrøde-planterne og måske sprede patogener fra en afgrødeplante til den næste, når laserrobotten kører hen over marken. Det kan derfor være svært at beskytte omgivelserne helt imod laserstråling. Hvis laserstrålen ved et uheld rammer en sten, sand eller andet, som kan reflektere laserstrålen, kan stråling måske slippe ud fra målfeltet og eksponere omgivelserne for bestråling (Se figuren).
Praktisk anbefaling
Hold afstand til WeLASER-robotten, når den arbejder. Brug sikkerhedsbriller, som beskytter mod den specifikke laserbølgelængde som robotten anvender, når det er nødvendigt at justere, rengøre eller arbejde tæt på laserrobotten. Anvend beskyttelsesudstyr for at undgå varmeskader på huden.
Figur. Laserstrålen kan reflekteres af genstande i marken og derved slippe ud af målfeltet. A. Hvis strålen rammer en sten, spredes den diffust og i alle retninger. Jo længere væk personen er fra WeLASER robotten, jo mindre koncentreret strålingsenergi rammer personen. B. Den reflekterede laserstråle forbliver målrettet, men spredes afhængigt af den given laseroptik, og kan udgøre en alvorlig risiko for personen og omgivelserne. Laserstrålingen er i figuren markeret med rødt, men WeLASER-robotten udsender en usynlig laserstråle.

Autonome køretøjer til ukrudtsbekæmpelse med laserstråler 
Autonome køretøjer til ukrudtsbekæmpelse har de samme sikkerhedsrisici, som andre autonome køretøjer. Skønt sådanne køretøjer indtil nu kun er godkendt til at køre på veje få steder til eksperimentelle formål, har nogle kørende robotter (for eksempel robotplæneklippere) nydt stor accept og udbredelse på private og offentlige arealer. Mindre autonome landbrugskøretøjer er også godkendt til at køre på private og offentlige ejendomme for eksempel i EU og Storbritannien så længe alle sikkerhedsregler følges [1]
Risiko for overophedning 
Laser udsender store energimængder i form af en meget tynd og samlet stråle, som omdannes til varmeenergi, når den rammer en overflade. Varmen kan potentielt antænde tørt materiale i marken (for eksempel strå, blade, organisk materiale, tabt papir) og starte en brand. Forskellige sensorer, som røgalarmer og kameraer, kan påmonteres en selvkørende robot for at registrere tegn på, at der sker en ukontrolleret opvarmning eller ildspåsættelse, men når først køretøjet har passeret kan en gnist være efterladt og udgøre en potentiel risiko for ildspåsættelse. Mange brande er opstået efter at en gnist er blevet efterladt efter flammebehandling af ukrudt, og den samme risiko er der ved ukrudtsbekæmpelse med laser stråler. 
Praktisk anbefaling 
Det er vigtigt at overveje at anvende overvågning af autonome laserrobotter og af det behandlede areal. Det kan være for risikabelt at lade laserrobotten køre uden overvågning for eksempel i løbet af natten for udnytte den fulde arbejdskapacitet. Tørt materiale skal helst undgås i marken, og det kan derfor være nødvendigt at marken er pløjet for at reducere risikoen for ildspåsættelse, idet reduceret jordbehandling efterlader organisk materiale, som kan være letantændeligt. 
[1] DOI 10.1007/s00146-018-0846-4

El problema
Los tratamientos de deshierbe con láser deben aplicarse en cultivos en su primera etapa de crecimiento. La navegación autónoma para el deshierbe se basa en sistemas de guiado de hileras de cultivos, pero resuelven el problema en cultivos maduros o en tipos de cultivo con morfologías adecuadas para usar LIDAR, como los viñedos. La etapa de crecimiento temprano de las plantas, junto con el desnivel del suelo y la presencia de malezas, hacen que los sistemas de percepción convencionales sean incapaces de identificar el cultivo y, por lo tanto, impiden su uso para el guiado autónomo de hileras. El GNSS adolece aún de inconvenientes para ser una herramienta eficaz para seguir hileras: degradaciones repentinas de la señal GNSS, campos sujetos a cambios frecuentes, etc.

La solución
El uso de sistemas de percepción inteligentes para que los robots autónomos naveguen de manera segura en los campos en una etapa temprana del crecimiento del cultivo sin depender de GNSS es una solución prospectiva.

Conclusión práctica
Se ha probado un modelo basado en técnicas de aprendizaje profundo, que es capaz de detectar cultivos en etapa temprana. Los experimentos se llevaron a cabo utilizando una plataforma móvil operada manualmente, equipada con cámaras RGB y ToF (tiempo de vuelo). La adquisición de imágenes se realizó en campos experimentales con cultivos de maíz y remolacha azucarera durante diferentes períodos de tiempo. Estos experimentos también demostraron la capacidad de integrar la detección de cultivos en modelos ya entrenados que son capaces de detectar otros tipos de objetos, como obstáculos móviles y fijos. Los resultados permiten el desarrollo futuro de un sistema de navegación en cultivos de crecimiento en etapa temprana.

Focusgroep workshop
De workshop ging door op 2 december 2021 met meer dan 10 participanten waaronder landbouwers, vertegenwoordigers van landbouwverenigingen en onderzoekers. Waardevolle inzichten wat betreft de toekomstige implementatie van precisielandbouwtechnieken voor onkruidbestrijding, werden verkregen. Na een algemene discussie volgde een SWOT analyse om de belangrijkste factoren die de WeLASER toepassing beïnvloeden, te identificeren.

Belangrijke bevinden uit de discussie: 
- De belagrijkste huidige problemen met betrekking tot onkruidbestrijding zijn (1) lage accuraatheid en efficiëntie van conventionele onkruidbestrijdings-machines, (2) negatieve impact van herbiciden op het milieu en de voedselkwaliteit, (3) arbeidsintensief, en (4) hoge productiekost
- Landbouwers kunnen innovatieve onkruidbestrijdingstechnieken toepassen indien ze nadenken over de kosteneffectiviteit van de toepassing, de capaciteit, het business model, en de potentiële financiële steun gerelateerd aan elke toepassing. 

Praktische conlcusies
- De WeLASER toepassing kan potentieel zorgen voor nieuwe opportuniteiten voor een verdere ontwikkeling van de landbouwsector, de organisatie van landbouwactiviteiten, de productie van hoogwaardige voeding, het voldoen aan de verwachtingen van consumenten, en het verduurzamen van landbouw.
- De cruciale factoren voor de implementatie van WeLASER zijn de flexibiliteit en modulariteit van de toepassing, de gebruiksvriendelijkheid, het garanderen van veiligheid en het bewijs van kostenefficiëntie.

Competitieve analyse
Om een business plan uit te werken, is het belangrijk om bestaande en potentiële concurrentie te identificeren. De zeer diverse onkruidbestrijdings-technieken werden geclassificeerd in drie categorieën, namelijk chemische, mechanische en fysische onkruidbestrijding. Gebaseerd op deze classificatie werd een preliminaire competitieve analyse uitgevoerd waarin de verschillende categorieën en de WeLASER toepassing vergeleken werden. 

Belangrijkste opmerkingen per onkruidbestrijding categorie
- Chemische bestrijding: Herbiciden hebben een positief effect op de productiekosten dankzij de lage kostprijs en goede beschikbaarheid. Een nadeel is het steeds strikter wordende beleid en regulering met betrekking tot het gebruik van herbiciden door de negatieve impact op het milieu. 
- Mechanische bestrijding: Het grootste nadeel van conventionele mechanische onkruidbestrijdingsmachines is dat deze vaak niet zo nauwkeurig werken en dat de bodem samengedrukt wordt. 
- Fysische bestrijding: Er is een zeer diverse reeks aan fysische methoden, maar onkruid verbranding is de meest voorkomende commerciële methode. Het nadeel aan deze techniek is dat het energie-intensief en niet nauwkeurig is.

Praktische aanbeveling
WeLASER is een fysische onkruidbestrijdingsmethode met een precisiedoel van ± 3mm voor de laser. Deze hoge accuraatheid kan een onderscheidend kenmerk zijn bij de verkoop van de WeLASER toepassing aangezien andere bestrijdingsmethoden vaak over een lagere accuraatheid beschikken, zeker indien ze niet ondersteund worden door AI sensoren of precisie zaaitechnieken. Op basis van deze analyse, kan een beoordelingskader worden uitgewerkt dat landbouwers kan helpen beslissen welke bestrijdingsmethode het beste aansluit bij hun productie.

SPOTKANIE INTERESARIUSZY
Trzecie Spotkanie Interesariuszy projektu WeLASER w dniu 19.11.2021 zgromadziło ponad 40 uczestników, w tym rolników, przedstawicieli instytucji naukowych i organizacji rolniczych, decydentów, organizacji pozarządowych i partnerów projektu. Wydarzenie to było kolejną okazją do zaangażowania interesariuszy w jego działania. W trakcie spotkania skupiono się na kluczowych uwarunkowaniach środowiskowych w odniesieniu do potrzeb rolników i społeczeństwa oraz polityki UE.

PORUSZANE ZAGADNIENIA I WNIOSKI
- Za istotne uznano aspekty środowiskowe innowacji WeLASER, a mniejsze zanieczyszczenie środowiska wskazywano jako podstawową korzyść.
- Technologia WeLASER stwarza zwłaszcza konwencjonalnym rolnikom szanse na bardziej zrównoważony rozwój.
- Szansą jest wzmocnienie usług ekosystemowych przez selektywne odchwaszczanie, np. zachowanie roślin okrywowych i wiążących azot.
- W rolnictwie organicznym należy dokładnie rozważyć, czy technika laserowa jest zgodna z jego zasadami, jak powinna być zweryfikowana oraz jak i w jakich sytuacjach może być używana, np. w odniesieniu do charakterystyki powierzchni pola.
- Kluczowe kwestie środowiskowe to: energochłonność, zdrowotność gruntów i upraw, wpływ na owady zapylające i naturalne drapieżniki szkodników i zwierząt.
- Technologia nadaje się do uprawy warzyw i upraw rzędowych w celu usuwania chwastów jednorocznych i wieloletnich takich jak oset. Może być stosowana n.p. do odchwaszczania nasion rzepaku we wczesnej fazie wzrostu bez szkody dla zapylaczy.
- Na dużych polach w celu zwiększenia wydajności odchwaszczania i korzyści dla środowiska można rozważyć zastosowanie flot robotów. Znaczenie w tym względzie mają możliwości ich ciągłej i samodzielnej pracy.

COMBINANDO EL DESMALEZADO LÁSER CON LOS UMBRALES DE CONTROL DE MALEZAS
Un sistema de reconocimiento de malezas / cultivos es esencial en tareas de desmalezado. Por tanto, cuando se emplea con herramientas láser se puede combinar con los umbrales de control de malezas. Por ejemplo, solo si hay un cierto número o cobertura de malezas (el umbral), estas afectan negativamente a los rendimientos económicos y deben eliminarse. La introducción de umbrales de control de malezas podría reducir aún más el consumo de energía y el impacto ambiental y mantener la biodiversidad. 

EL DESHIERBE CON LÁSER PUEDE AYUDAR A PROTEGER ORGANISMOS NO OBJETIVO
Al mismo tiempo, los sistemas de reconocimiento se pueden utilizar para identificar nidos de aves de las tierras de cultivo y otros organismos no objetivo que el vehículo debe evitar. Por lo tanto, el deshierbe con láser basado en herramientas de reconocimiento eficientes podría ser más ecológicamente sostenible que cualquier otro método de control de malezas.

RECOMENDACIÓN PRÁCTICA
WeLASER puede minimizar las áreas tratadas y ser respetuoso con los organismos vivos beneficiosos como se comenta en el resumen de práctica de WeLASER PA-18. Además, los umbrales de control de malezas pueden aumentar la rentabilidad y proteger a los organismos no objetivo. Por tanto, en WeLASER, desarrollamos un vehículo ligero para realizar el deshierbe láser. Estos vehículos no comprimen el suelo influyendo positivamente en su estructura y sus organismos.

REDUCCIÓN DE LA ZONA TRATADA
El deshierbe con láser requiere una herramienta de reconocimiento eficiente para encontrar e identificar malezas y cultivos. La combinación de inteligencia artificial y métodos de aprendizaje profundo (Deep learning) permite hacer eso y dirigir el rayo láser hacia los puntos de crecimiento (meristemos) de las plantas de malezas mientras el sistema se desplaza por el campo. Solo una pequeña proporción del campo estará expuesta al tratamiento. Si el rayo láser tiene un diámetro de 3 mm y hay 100 malezas / m2, el área expuesta es igual a 707,1 mm2 / m2 (0.071% del área total).

RESPETO A LOS ORGANISMOS VIVOS BENEFICIOSOS
Los organismos vivos, que no se asientan sobre las plantas objetivo o vuelan accidentalmente en el rayo láser, no estarán expuestos. Supongamos que algunas plantas no cultivadas no afectan negativamente al cultivo. En ese caso, un algoritmo puede definirlos como no objetivos. Podrían ser plantas que brindan servicios ecológicos: especies que apoyan a los polinizadores, especies que crean escondites y nidos de insectos beneficiosos, especies raras y en peligro de extinción y especies de plantas con un efecto alelopático positivo en el cultivo.

RECOMENDACIÓN PRÁCTICA
En comparación con la aplicación de herbicidas, el deshierbe mecánico y el deshierbe con llama, donde toda el área o una gran parte del campo está expuesta para el tratamiento, el deshierbe con láser puede reducir significativamente el efecto ambiental del control de malezas. Además, los sistemas de percepción de IA utilizados en el tratamiento de deshierbe con láser pueden proteger aquellas plantas no cultivadas que no afectan negativamente al cultivo.

Principales tecnologías
Se están estudiando principalmente dos tecnologías láser para el manejo de malezas: CO2 y fibra. El láser de CO2 trabaja en una banda de longitud de onda principal centrada en 10,6 μm. En un láser de fibra, el medio de ganancia activa es una fibra óptica dopada con elementos de tierras raras como el tulio, que normalmente emite en el rango de 1,9 µm a 2,1 µm.
Ventajas y desventajas.
Para ambos tipos de láser, la energía de la luz se absorbe del agua de la planta y provoca daños letales. Los láseres de CO2 proporcionan la mayor densidad de deposición de energía debido a la absorción superficial directa en la planta. Sin embargo, su puesta en funcionamiento es compleja, ya que la radiación debe guiarse desde la fuente hasta el cabezal de trabajo mediante espejos, cuya alineación es compleja y requiere mucho tiempo.
Los láseres de fibra que emiten a una longitud de onda de 2 µm son más adecuados para erradicar las malezas, ya que la radiación no solo se absorbe en la superficie de la planta, sino que penetra a través de la epidermis y destruye el meristemo. Debido a la longitud de onda más corta y la menor absorción de la radiación de 2 µm en la atmósfera, los láseres de fibra logran una calidad de haz mucho mejor, lo que permite una formación de haz mucho mejor y tamaños de punto más pequeños. Además, la radiación láser de fibra se puede guiar a través de guías de ondas ópticas flexibles, evitando las desventajas resultantes de la desalineación del espejo debido a vibraciones o golpes mecánicos.
Solución propuesta
WeLASER will develop a 500 W highly efficient 2 µm fiber laser source. By reducing the number of splice joints in the laser system an excellent beam quality and a robust laser operation will be realized. Additionally, the new system will avoid the use of mirrors making the system more robust, lighter, more efficient, and cheaper than conventional CO2 systems.

Opportunità
Il cloud computing permette l'aggregazione di dati da fonti disparate e li integra con le osservazioni ambientali e del campo. Tale integrazione offre la possibilità di monitorare e controllare l'efficacia delle attività di diserbo rispetto ai dati robotici e ambientali. Mentre i dati robotici descrivono lo stato e le prestazioni del robot in funzione, i dati ambientali (ad esempio, le condizioni meteorologiche) consentono una comprensione più approfondita del contesto in cui il robot sta operando. 

Soluzione e risultati attesi
Le tecniche di ingestione dipendono dai dispositivi IoT e dalle caratteristiche dei dati; a tal fine, è necessario progettare interfacce che consentano ai dati di fluire dalle sorgenti ai servizi di monitoraggio e analisi (ad esempio, servizi di pianificazione e supervisione della missione). L’architettura proposta sfrutta i servizi dell'ecosistema FIWARE, in particolare Context Broker (CB; per inviare i dati dalle fonti ai servizi end-point), IoT Agent (per spostare i dati tra i sensori e il CB), FIROS (per spostare i dati tra i robot e il CB), e Draco (per inoltrare i dati a Kafka). Inizialmente, il comportamento del sistema è testato tramite simulazioni di robot su piattaforma Gazebo. 

Aspetti pratici
La valutazione sperimentale del sistema mostra che l'architettura è in grado di gestire fino a 500 messaggi al secondo, più della quantità stimata di messaggi trasmessi dal robot e dai sensori.

Opportunità
I robot da campo diverranno presto una realtà della agricultura di precisione, tuttavia la loro diffusione introdurrà anche problematiche in fatto di rischi. Per questo il progetto WeLaser sta sviluppando una tecnologia innovativa per la copertura di rete degli appezzamenti. Questa avrà allo scopo da un lato di assicurare una connessione internet sicura con i robot operanti sull'area e con altri sensori presenti, ma anche di sorvegliare l'area allo scopo di allertare i tecnici in merito ad anomalie (es. intrusioni di animali) all'interno dell'area operativa. Tale dispositivo sarà in grado di aumentare il livello di sicurezza del robot e rispettare le normative dei diversi paesi sull'uso dei robot. 

Soluzioni e prodotti attesi
I dispositivi utilizzati per la realizzazione della copertura degli appezzamenti, ancora in via di sviluppo, sono basati sensori che accendereanno radiotrasmettitori che a loro volta invieranno un segnale di attivazione a tutte le telecamere presenti sulla superficie che produrranno istantanee e video di breve durata, inviandole in rete in modo da poter essere in brevissimo tempo visualizzate dagli addetti. Per la verifica degli eventi di intrusione saranno usati diversi sensori allo scopo di ridurre i nodi necessari e ridurre allarmi accidentali.

Aspetti pratici
La tecnologia descritta ha esigenze e restrizioni legate alle dimensioni e tipogia di appezzamenti e con un impatto sulla distanza / numero dei ricetrasmettitori / apparati, affidabilità e costi. Per questo motivo è necessario effettuare un numero considerevole di test e provare diverse tipologie di dispositivi e protocolli di comunicazione.

Wat is PESTEL analyse? 
De PESTEL analyse beschouwt 6 categorieën van externe factoren, namelijk Politiek (Political - P), Economisch (Economic - E), Sociaal (Social - S), Technologisch (Technological - T), Omgeving (Environmental - E), en Wettelijk (Legal - L). Wanneer deze 6 categorieën onderzocht worden, kan deze tool een overzicht van externe factoren weergeven, die gebruikt kunnen worden voor het nemen van geïnformeerde beslissingen en het opstellen van een geschikt strategisch plan binnen een organisatie.

PESTEL analyse van de WeLASER toepassing:
De PESTEL analyse toont het grote potentieel van het WeLASER project aan. Zowel politiek als economisch blijkt biologische landbouw en duurzame onkruidbestrijding gunstig. De huidige wetgeving met betrekking tot AI en autonome agribots moet nog worden onderzocht en worden uitgewerkt. De belangrijkste zaken voor de toekomst van WeLASER zijn de kostenefficiëntie van de toepassing, alsook het ontwikkelen van een business plan. Aangezien de technologie momenteel nog in zijn kinderschoenen staat, is het op dit moment nog niet van belang om te focussen op een reductie van de kosten. Het WeLASER project focust op de ontwikkeling van een effectieve oplossing voor onkruidbestrijding met behulp van autonome voertuigen, die zeer precies onkruid vernietigen met een laser. 

Aanbevelingen voor marketing
De economische analyse in het WeLASER project zal dienen als input voor verdere ontwikkeling en aanpassing van de WeLASER toepassing. Verder kan de economische analyse ook een bijdrage leveren om het potentieel van de toepassing aan te tonen, die cruciaal zal zijn voor de goedkeuring van verder onderzoek.

Herausforderung
Futonics Beitrag zum WeLASER-Projekt ist eine Hochleistungslaserquelle für die Unkrautbekämpfung in der Landwirtschaft. Die wesentlichen Parameter, die bei der Entwicklung berücksichtigt werden müssen, sind Gewicht, robustes Design, Ausgangs-leistung und Reaktionszeit zwischen dem Steuersystem-Signal und der Laseremission. 
Lösungskonzept und erreichte Ergebnisse
Futonics hat ein neues Hochleistungslasermodul entwickelt, dessen Leistung im gepulsten oder kontinuierlichen Betrieb mit ausreichend schnellen Kommunikationszeiten gesteuert werden kann. Im gepulsten Betrieb erreicht der Laser eine sehr hohe Spitzenleistung (bis zu 550 W) bei minimalen Pulslängen im µs-Bereich und maximalen Pulslängen von einigen ms. Im kontinuierlichen Betrieb ist die maximal einstellbare Leistung (bis zu 250 W) geringer als im gepulsten, sie kann allerdings kontinuierlich abgerufen werden. Theoretisch sind die Pulsdauern des Lasermoduls lang genug, und die Ausgangsleistung ist hoch genug, um Unkraut in seinem vollen Entwick-lungsstadium zu vernichten. Der neue Laser ist 20 kg leichter als das Vorgängermodell, hat eine Höhe von 4 statt 6 Höheneinheiten und verwendet weniger Laserdioden mit höherer Ausgangsleistung und neue Glasfasern. Dank dieser Innovationen ist die Kühlung des Lasermoduls effizienter und die Leistung stabiler.
Status
Momentan werden Tests durchgeführt, wie lange Unkraut mit welcher Ausgangsleistung bestrahlt werden muss, um es vollständig abzutöten. Sobald das neue Lasermodul für Anwendungstests bereit ist, wird es an unsere Partner von UCPH (Dänemark) und LZH (Deutschland) versendet.

Deshierbe con láser frente a deshierbe mecánico 
Eliminar las malas hierbas con láser tiene sentido en la agricultura orgánica porque el sistema láser puede alimentarse con la electricidad producida a partir de generadores de viento, energía hidroeléctrica u otras fuentes de energía no fósiles y, por lo tanto, contribuir a una producción respetuosa con el medio ambiente.
El láser solo se dirige contra el punto de crecimiento (meristemo) de las plantas de las malezas emergentes. Por lo tanto, este sistema interfiere menos con el medio ambiente en contraste con el control mecánico que también daña a los organismos beneficiosos para el suelo. Además, el control mecánico de malezas estimula la germinación de nuevos grupos de malezas al exponer éstas a la luz cuando se voltea el suelo, creando, por tanto, nuevos problemas.

Combinando procedimientos
Sin embargo, el deshierbe con rayos láser en combinación con el control mecánico de malezas puede ser una buena combinación en cultivos en hileras, ya que el láser puede matar las malezas cercanas a los cultivos (por ejemplo, remolacha, patata y maíz), mientras que los sistemas mecánicos, más rápidos, pueden controlar las malezas entre las filas.

Recomendación práctica
Hay un interés creciente en la producción de hortalizas orgánicas. Muchas verduras se cultivan en hileras con una gran distancia entre las plantas (véase la figura). Especialmente, las malezas cercanas al cultivo son esenciales y costosas de controlar y, a menudo, requiere un trabajo manual que es duro, lento y poco atractivo. Los agricultores luchan por encontrar personal para hacer el trabajo, que a menudo está mal pagado. El deshierbe con láser puede resolver este problema y liberar potencia de trabajo para trabajos más cómodos.

Możliwości
Drugie warsztaty WeLASER z udziałem interesariuszy odbyły się 25.05.2021 i zgromadziły ponad 40 uczestników, w tym rolników, instytucje badawcze i rolnicze, organizacje pozarządowe, decydentów i partnerów projektu. Wydarzenie to stanowiło okazję do włączenia interesariuszy w dyskusję na temat aspektów istotnych z punktu widzenia komercjalizacji technologii. 

Kluczowe aspekty wdrożenia
Kluczowe aspekty wdrożenia sugerowane przez interesariuszy dotyczą kwestii bezpieczeństwa, infrastruktury niezbędnej do wydajnej pracy robota, ekonomicznych barier i możliwości. 

Praktyczne rekomendacje interesariuszy:
- Sprawność i bezpieczeństwo technologii zależą od przygotowania warunków pracy, w tym zarządzania danymi.
- Należy przestrzegać praktycznych zasad bezpieczeństwa obsługi systemu.
- Zaleca się stosowanie sprawdzonych technik, przestrzeganie norm, instalowanie systemów sterowania opartych na czujnikach.
- Urządzenie powinno być wyposażone w niezawodne systemy bezpieczeństwa wyłączające maszynę w nagłych nieoczekiwanych warunkach.
- Należy uwzględnić niepewność infrastruktury pomocniczej, np. słaby sygnał GPS.
- Należy mieć na uwadze istotną rolę kontroli człowieka w obsłudze technologii. 
- Wyjaśnienie aspektów prawnych UE dotyczących autonomicznych systemów ułatwiłoby wdrożenie technologii.
- Potrzebne jest wsparcie wdrożenia technologii w ramach Wspólnej Polityki Rolnej. 
.- Koszt jest postrzegany jako główna bariera dla przyszłego wdrożenia technologii

Reto
La investigación de estrategias de navegación que apoyen la actuación precisa y protejan el suelo y los cultivos es un tema crucial en agricultura. La navegación de los sistemas robóticos comerciales que gestionan malezas está actualmente muy limitada dentro del campo. La incorporación de nuevas herramientas y estrategias de navegación que mantengan las condiciones de seguridad y precisión en toda la finca es en la actualidad un desafío.

Técnicas
En el proyecto WeLASER abordamos estos retos incorporando técnicas de Inteligencia Artificial para mejorar la navegación. Dentro de estas técnicas encontramos el uso de Redes Neuronales Convolucionales (CNN) para el análisis de imágenes e identificación y clasificación de objetos y características dentro de la finca, para ubicar el robot en base al análisis semántico.

Soluciones
La solución es enseñar al robot a identificar los elementos dentro de la finca, ya sean naturales (cultivos, árboles, carreteras, etc.), o artificiales (tractores, maquinaria, edificios, etc.), incluidas personas y animales. El sistema robótico podrá no solo ubicarse en un marco de referencia absoluto (como GNSS), sino más bien ubicarse en un área específica de la granja mediante la observación e identificación de su entorno. Una estructura específica (como un muro), o un árbol con características particulares, o incluso identificando el tipo de cultivo, permite ubicar al robot dentro de la finca como lo hace un humano.

Ausgangssituation
Für den Outdoor-Lasereinsatz müssen Sicherheitsanforderungen strikt eingehalten werden, denn weder die Gesundheit von Menschen noch die Umwelt dürfen durch direkte oder diffuse Laserbestrahlung beeinträchtigt werden

Anforderungen und Lösung
Zur Etablierung der Lasersicherheit im Freien werden die DIN EN 60825-1, die DIN EN ISO 11553-1 und -2 für die sichere Maschinenkonstruktion sowie die EN 60825-4 für die lasersichere Einhausung herangezogen. Da zur Bestrahlung von Unkraut die Einhausung zum Boden hin offen sein muss, werden im unteren Teil der Konstruktion flexible Laserschutzvorhänge verwendet, die bei Unebenheiten den Bodenkontakt halten, so dass keine Laserstrahlung austreten kann. Zusätzlich erfassen Sensoren Bodenabstand, Neigung und Beschleunigung des Systems und schalten den Laser bei Bedarf über die Lasersicherheitssteuerung ab
Divergente Laserstrahlung ist vorteilhaft, falls sie doch unerwartet die Umhausung verlässt. Bei Kenntnis von Divergenz und Leistung lässt sich der nominale Augensicherheitsabstand (Nominal Ocular Hazard Distance – NOHD) berechnen, bei dem der Expositionsgrenzwert für das Auge (EGWAuge) gemäß Richtlinie 2006/25/EG unterschritten wird. Innerhalb des NOHD darf niemals eine Laserbestrahlung oberhalb des EGWAuge erfolgen. Daher werden LIDAR- und Näherungssensoren in das Unkrautbekämpfungssystem integriert, um gefährdete Personen zu erkennen und bei Bedarf den Laser zu stoppen

Stand und Ausblick
Das grundlegende Laserschutzkonzept wurde bereits erstellt und mit den Partnern diskutiert. Es wird am einzurichtenden Laser-Unkrautbekämpfungsprozesses bewertet und weiterentwickelt, um eine sichere Laserunkrautbehandlung zu ermöglichen.

Laserjäten
Beim Laserjäten werden Pflanzen nacheinander mit einem Laser behandelt, dessen Strahldurchmesser nur wenige Millimeter beträgt. Dieses hochselektive Verfahren erlaubt es, Unkrautpflanzen in unmittelbarer Nähe zu den Nutzpflanzen zu bearbeiten. Der Laserstrahl zerstört bei der Behandlung wichtiges Gewebe der Pflanze. Dies führt zum Absterben der Pflanze

Lösung und zu erwartende Ergebnisse
Um die Lasertechnik in der Landwirtschaft wirtschaftlich nutzen zu können, muss ein automatisiertes System entwickelt werden, das Unkraut- und Nutzpflanzen voneinander unterscheiden kann, um sicherzustellen, dass keine Nutzpflanzen beschädigt werden.
Das Gerät selbst wird aus einem Bildverarbeitungssystem und einem Lasersystem bestehen. Algorithmen aus dem Bereich des maschinellen Lernens werden die Bilddaten analysieren und Zielpflanzen identifizieren. Die Koordinaten der Meristeme oder von anderem wichtigen Gewebe der Zielpflanzen werden anschließend an das Laserapplikationssystem weitergeleitet. Dieses System wird aus einem Laserscankopf und der Kernkomponente des Systems bestehen: Der Hochleistungslaserquelle, die letale Strahlungsdosen bei einer Wellenlänge von ca. 2 µm für die Zielpflanzen liefert. 

Aktueller Status
Beraten von Interessenvertretern aus dem Agrarbereich haben die WeLASER-Partner gemeinsam das Systemdesign festgelegt, das nun umgesetzt wird. Ein Aufbau zur Untersuchung der Eignung einiger technischer Komponenten (z. B. Kameras) wird zurzeit konstruiert. Dieser wird bereits die Hauptkomponenten wie bspw. Laserquelle und Laserscanköpfe beinhalten und wesentliche Anforderungen in Bezug auf Abmessungen, Arbeitsabstand und Arbeitsgeschwindigkeit erfüllen.

Opportunità
Il ‘Cloud computing’ costituisce l’infrastruttura informatica alla base dell’IoT. Essa permette la gestione delle informazioni provenienti dalle sorgenti più disparate, dati di campo e di bordo. Il ‘Cloud Computing’ permette una piene scalabilità, facile accessibilità, integrazione, unitamente a ogni tipo di servizio on-line quali sviluppo di applicativi grafici (dashboards) e uso di algoritmi di Intelligenza arficiale. Tali teconologie sono già in studio in agricoltura per il riconoscimento delle malerbe e la guida dei veicolo autonomi.

Soluzioni e prodotti attesi
I protocolli da adottare saranno quelli atti a facilitare l’accessibilità ai dispositivi considerando carateristiche fisiche e soluzioni pre-esistenti (ROS and FIWARE). Saranno realizzate funzioni per la gestione dei dati per una validazione in fase di immagazzinamento, che in quella di elaborazione. Dati provenienti dalle video-camere di bordo dovranno essere disponili agli sviluppatori per aggiustare e verificare l’efficienza del sistema. Serie di dati da sensori di campo per il monitoraggio delle colture, del suolo e dell’anadamento delle variabili astmosferiche saranno usati per sviluppare algoritmi per il controllo delle azioni operate dal veicolo autonomo.

Aspetti pratici
E’ in corso sia l’analisi della letteratura che la valutazione delle architetture disponibili in funzione dei dispositivi, della loro collocazione, coperture di rete disponibili, ed integrazione con sistemi pre-esistenti e previsti per WeLASER (FIWARE, ROS).

Opportunità
I robots saranno in pochi anni parte dell'IoT, permenttendo all’agricoltura di precisione di essere basata su veicoli autonomi per la gran parte delle attività di gestione delle colture. La copertura di reti radio specifiche per l'IoT permetterà di disporre di un numero rilevante di misure e di azionare dispositivi ovunque. Il 'cloud computing' permeterà di incrementare la gestione dell'informazione e della conoscenza, aumentando l'efficienza dell'assistenza in campo, accesso al mercato, comportando una riduzione dei costi e dei prezzi.

Soluzioni e prodotti attesi
Il progetto prevede lo sviluppo e l'uso di sensori in campo e a bordo del robot. Alcuni diverranno parte del sistema prodotto, altri saranno usati per la verifica dell’efficienza in campo e dell'effetto dell'azione sulle superfici. Video-camere a bordo saranno usate per aggiustare e verificare l'efficienza del sistema di diserbo laser, mentre sensori in campo saranno utilizzati per realizzare un recinto virtuale e controllare lo stato di accrescimento delle colture, lo stato delle piante, del suolo e delle variabili atmosferiche.

Aspetti pratici
E' già stata avviato una verifica delle tecnologie disponibili, inclusa la copertura radio nei diversi paesi e nelle aree coinvolte nel progetto, sistemi adottabili per l'alimentazione dei dispositivi. Ha anche avuto inizio la verifica delle 'board' selezionate per il progetto e delle piattaforme IoT per la gestione dei dati, unitamente all'analisi delle interfacce relativi costi e la definizione di un protocollo per l'installazione e la rimozione dei dispositivi.
La disussione sulle soluzioni da adottare è già stata avviata con il coinvolgimento di sviluppatori, sperimentatori e 'stakeholder'..

Ukrudtsbehandling af række afgrøder
Rækkeafgrøder (roer, majs, kartofler og grøntsager) kræver adskillige ukrudtsbekæmpelser i vækstsæsonen, fordi afgrøderne har en langsom vækst i begyndelsen af vækstsæsonen, og der er stor afstand mellem afgrødeplanterne i rækkerne og mellem rækkerne. De åbne arealer favoriserer de hurtigt voksende ukrudtsarter; selv dem, der spirer sent i sæsonen og er varmekrævende (f.eks. sort natskygge, liden nælde, kortstråle).

Behandlingsareal
Ukrudtsbekæmpelse med laser i rækkeafgrøder har høj prioritet in WeLASER for at reducere pesticidforbruget, fordi laser alene eller i kombination med mekanisk bekæmpelse kan erstatte adskillige herbicidbehandlinger i sæsonen. Kemisk ukrudtsbekæmpelse er i mange afgrøder heller ikke muligt længere, da mange herbicider ikke længere markedsføres, og ukrudtsbekæmpelsen er derfor blevet erstattet med mekanisk bekæmpelse eller manuel lugning.

Foreslået løsning
Ved at fokusere på en lille areal, der omgiver afgrøden kan arbejdshastigheden på laser-robotten forøges, da det så kun er et lille areal, der behøver at blive analyseret for ukrudtsforekomst, og relativt få planter skal bekæmpes. WeLASER-robottens hastighed (behandlet areal per tidsenhed) er afgørende for robottens anvendelighed i konkurrence med andre ukrudtsbekæmelsesmetoder. Baseret på anbefalinger fra interessenterne vil WeLASER fokusere på ukrudtsbekæmpelse i rækkeafgrøder, og specielt på et begrænset areal rundt om afgrødeplanterne for at øge robottens kapaciteten.

Selección de cultivos objetivo 
La patata, el trigo y el maíz fueron los cultivos objetivo iniciales en WeLASER. Sin embargo, durante el Primer Evento de Partes Interesadas, se sugirió enfocar el sistema final en la remolacha azucarera para hacer el sistema de deshierbe más competitivo. Por lo tanto, la Asamblea General de WeLASER decidió centrarse en la remolacha azucarera y mantener el trigo y el maíz como cultivos objetivo porque son cultivos dominantes en la UE. 

Remolacha azucarera (Beta vulgaris) 
La UE es el tercer productor de azúcar del mundo (18 millones de toneladas de azúcar con 1,6 millones de ha). La remolacha azucarera también fue seleccionada como cultivo objetivo debido a su alto consumo de herbicidas. Las plantas de remolacha son pequeñas durante la parte de la temporada de crecimiento donde las malezas deben controlarse de manera eficiente. Las plantas pequeñas facilitan que un robot pase por las filas para realizar el tratamiento. 

Maíz (Zea mays) 
El maíz se cultivó en 6,26 M ha en la UE en 2020. El maíz es un cultivo en hileras que cubre el suelo al final de la temporada de crecimiento y las malezas a menudo se controlan con herbicidas hasta 3 veces durante su crecimiento. Controlar las malezas en un área pequeña alrededor de las plantas de cultivo al principio de la temporada con un láser es una buena solución, ya que no es posible controlar estas plantas de malezas con herramientas mecánicas. 

Cereales sembrados en otoño 
Los cereales sembrados en otoño son los cultivos dominantes en la UE. Las plantas cubren el suelo relativamente rápido y compiten bien con muchas especies de malezas. Sin embargo, las malas hierbas que emergen en otoño constituyen problemas graves y crecientes y deben controlarse al principio de la temporada.

Oportunidades: 
El primer evento de partes interesadas de WeLASER (26/11/2020) reunió a más de 60 participantes: agricultores, instituciones de agricultura, sociedades civiles-ONG, oficiales REA del proyecto y los socios del consorcio. El evento fue una oportunidad para involucrar a los interesados en la definición de las características del sistema. 
Características preliminares: 
Se construirá un prototipo demostrado en entornos operativos (TRL-7), formado por un robot autónomo para llevar un implemento de deshierbe basado en láser, un sistema de visión de IA; un sistema de identificación de meristemos; y una fuente láser de alta potencia. Con las tecnologías esperadas para 2023, el sistema contará con: 
Dimensiones: 2,4×2,1×1,65 m 
Distancia al suelo: 0,25 m 
Peso: ~ 1243 Kg 
Distancia entre ruedas/orugas: de 1,26 m a 2,40 m 
Eficiencia del tratamiento: ~ 65% 
Velocidad de tratamiento: ~ 2 Km / h 
Tasa de tratamiento: ~ 4.8 Ha / día - Solo se construirá la mitad del implemento 
Recomendaciones prácticas de las partes interesadas: 
Las recomendaciones se resumen en a) que los subsistemas puedan ser explotado individualmente, b) facilitar el uso del implemento con robots y tractores convencionales, c) aumentar el ancho del implemento al doble del ancho inicial y alcanzar una eficiencia de ~10 ha/día, y d) dotar al sistema de fuentes sostenibles, por ejemplo, paneles solares. Sin duda, la participación de los interesados facilitará el camino para la comercialización final del sistema.

Oportunidades:
El aumento de la producción de alimentos es vital para alimentar a la creciente población mundial. Esto significa aumentar la productividad de los cultivos lo que obliga a incrementar el uso de herbicidas que persisten en el medio ambiente, matan plantas no objetivo e insectos benignos para el suelo y producen efectos negativos en la salud de humanos y animales. Además, los herbicidas actuales se están volviendo ineficaces debido a la evolución y propagación de malezas resistentes a los herbicidas.

Solución:
Para superar este problema, WeLASER desarrollará sistemas no químicos para eliminar malezas basados en la aplicación de dosis letales de energía en sus meristemos utilizando una fuente láser de alta potencia. Este sistema aliviará las propiedades del suelo, protegerá los organismos benéficos del suelo y mejorará el deshierbe en hileras.

Recomendación práctica:
El proyecto WeLASER ha comenzado el 1-10-2020 y el consorcio ya está enfocado en las primeras acciones con importantes actividades y eventos para comunicar y un compromiso de involucrar a las partes interesadas en la toma de decisiones desde el comienzo del proyecto a través de un procedimiento inspirado en el enfoque multiactor que unirá a agricultores, ingenieros, gobiernos locales, regionales y europeos, responsables políticos de la UE, centros de investigación, universidades, instituciones de estandarización, industria, inversores, ONG y público en general.
La información sobre los resultados del proyecto se puede seguir en el canal de YouTube y las redes sociales (welaser-project). La participación en el proyecto como parte interesada se puede realizar mediante el registro en el sitio web del proyecto (https://welaser-project.eu).