Robo-Crop: Vollautomatische Maschinen erobern die Felder

Robo-Crop: Vollautomatische Maschinen erobern die Felder

von Angela Schmid

Übernehmen Roboter bald die landwirtschaftliche Arbeit? Derzeit laufen die ersten Feldversuche.

Schon daheim ist es mühselig, Unkraut zu jäten - in der Landwirtschaft ist es ein enormer Aufwand. Den viele Landwirte deshalb am liebsten auch Robotern überlassen würden.

Etwa „Bonirob“, eine selbststeuernde Maschine auf vier Rädern. Vom smarten R2-D2 aus den Star-Wars-Filmen ist Bonirob noch weit entfernt, aber er übermittelt ja auch keine Botschaften von Prinzessin Leia, sondern rollt für Rainer Carstens übers Möhrenfeld.

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Carstens ist Öko-Bauer in Friedrichsgabekoog, einem kleinen Dörfchen an der schleswig-holsteinischen Nordseeküste. Auf 120 Hektar Ackerfläche – das sind mehr als 150 Fußballplätze – baut Carstens Bio-Karotten an. Damit die Möhren nicht vom Unkraut überwuchert werden und dem Gemüse das Licht nehmen, muss ständig gejätet werden. 172.000 Euro kostet das jedes Jahr.

Damit soll bald Schluss sein. Carstens macht sich das Know-how der ansässigen Fachhochschule Westküste (FHW) in Heide zu Nutze und entwickelt mit den Studenten einen Roboter, der die unerwünschten Kräuter entfernt.

Mehr Forschungsprojekt als ErntehelferBonirob wurde dafür von Bosch gekauft. Bisher kann die mobile Forschungsplattform aber lediglich eine Bahn zwischen den Möhren selbstständig fahren und auf Tastenendruck die nächste Bahn ansteuern. Und er kann Möhren von Stöcken und Steinen unterscheiden.

Schwierig wird es schon, das Blattgrün der Möhre von dem zu unterscheiden, was der Mensch als Unkraut bezeichnet. „Es gilt herauszufinden, wie der Roboter die Karotten in unterschiedlichen Wachstumsstadien, im Gelände, bei wechselnder Witterung, variablen Lichtverhältnissen oder verschiedenen Beikräutern immer eindeutig identifizieren kann. Für das menschliche Auge scheint es leicht – für Kameras ist das hoch anspruchsvoll“, erklärt Professor Dr. Stephan Hußmann, der wissenschaftliche Projektleiter.

Dafür verwendet FHW-Doktorand Florian Johannes Knoll eine hochgenaue Kamera mit 5000 Pixeln Bildbreite, die sowohl ein Farb- als auch ein Infrarotbild erzeugt. Zum Erkennen wird ein sogenannter Klassifikator aus der Bildverarbeitung eingesetzt, über den zum Beispiel ein bestimmter Grünbereich einer Wurzelpflanze eingegeben werden kann. Zusätzlich wird ein künstliches neuronales Netz eingesetzt, dass dem menschlichen Gehirn nachempfunden ist und über Mustererkennung Wurzel von Unkraut unterscheidet. Ist das geschafft, soll über eine Art Stempel das störende Kraut einfach weggedrückt oder weggebrannt werden.

Zurzeit laufen erst die Feldmessungen, um eine Datenbank aufzubauen. Über 1,5 Terrabyte Bilddaten hat Knoll bisher gesammelt – die er in den kommenden Monaten in eine Datenbank übertragen und analysieren wird, um schließlich das effektivste Kamerasystem zu ermitteln und die erforderliche Software entwickeln zu können. Läuft alles nach Plan, werden im kommenden Frühjahr die ersten Versuche zur Beseitigung des Unkrauts auf dem Feld stattfinden.

Bis Bonirob sich allerdings an die Arbeit macht und Carstens den Roboter gemütlich vom Büro aus steuern kann, werden vermutlich noch drei Jahre vergehen. Denn die Zeit, in der Knoll und die Studenten aufs Feld können, ist kurz. Nur drei Monate. Dann muss wieder ein Jahr bis zur nächsten Wachstumsperiode und die nächsten Tests gewartet werden.

Roboter auch für Baumschulen

Der Bio-Bauer ist längst nicht der einzige, mit der Roboter-Idee. Das Ulmer Unternehmen InMach tüftelt ebenfalls an intelligenten Maschinen für die Landwirtschaft. Allerdings für Baumschulen. Getestet wird der Jät-Roboter zurzeit an Buchsbäumen. Immerhin ist das etwas einfacher als bei Möhren, da Computer die Bäume auf Fotos leichter erkennen können.

In Ulm läuft gerade der Feldversuch. Das selbststeuernde Fahrzeug (ebenfalls von Bosch) wurde von InMach mit Software und Elektronik aufgerüstet und dem Fraunhofer-Institut IPA durch ein Konzept für die synchrone mobile Manipulation und Bearbeitung ergänzt.

Bisher sind autonome Systeme häufig unausgereift oder nicht wirtschaftlich. Der Forschungsansatz basiert daher auf einem flexiblen „App“-Konzept: Je nach Anwendung findet die Ausstattung mit austauschbaren applikationsspezifischen Sensoren und Aktoren statt. Dies macht die Plattform vielseitig über das Jahr einsetzbar und führt zu einer hohen Auslastung und damit Wirtschaftlichkeit. Beispielsweise kann die Plattform im Frühjahr und Herbst zur Ernte und nebenbei in den Sommermonaten zur Schädlings- und Unkrautbekämpfung zum Einsatz kommen.

Der im Sommer gestartete Feldtest des vom Bund geförderten Projekts läuft noch bis zum Frühjahr 2016. Auf den Markt kommt der App-Roboter aber erst in einigen Jahren. Dann dürfte er - nach Schätzungen der InMach-Entwickler - je nach Ausstattung 40.000 bis 80.000 Euro kosten.

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