Unkraut-Roboter: Automatisierung gegen den ungeliebten Wildwuchs

Studierende aus Zürich haben dem Einsatz von Herbiziden den Kampf angesagt. Mit ihrer Neuentwicklung, einem Roboter, wollen sie eine effektive Alternative zu den Unkrautvernichtern bieten. Der Roboter soll selbstständig den Wildwuchs entfernen.

Landwirte könnten vielleicht schon bald aufatmen. Der Einsatz von Herbiziden könnte schon bald von einem Roboter abgelöst werden. Ein paar findige Studenten haben ein interessantes Gefährt entwickelt, das Unkraut auf seine ganz eigene Weise aus dem Weg räumt.

Rowesys gegen Herbizide

Ein paar findige Köpfe der Technischen Hochschule Zürich haben mit Rowesys einen interessanten Roboter entwickelt. Rowesys steht für Robotic Weeding System. Er soll in der Lage sein, Unkraut auf den Ackerflächen zu erkennen und dieses schließlich automatisch samt Wurzel aus dem Boden zu holen. Das futuristisch anmutende Gefährt ist 1,30 Meter hoch und 1,50 Meter lang. Es ist einen Meter breit, hat vier Räder und mehrere Kameras, die an unterschiedlichen Positionen platziert sind.
Hauptsächlich soll Rowesys zur Unkrautentfernung auf den Feldern eingesetzt werden. Das ambitionierte Ziel seiner Entwickler besteht darin, den Landwirten eine Lösung aufzuzeigen, die zukünftig zu einem Verzicht auf Herbizide führen soll.

So funktioniert der Unkraut-Roboter

Das silberne Gefährt fährt die einzelnen Ackerreihen ab und erkennt dank Spezialkameras das Unkraut. Während eine Kamera dafür sorgt, dass die Pflanzreihen gehalten werden, sorgt die andere dafür, dass Unkraut von der Nutzpflanze unterschieden wird. Mit Hilfe der vier integrierten Pflugscharen wird in drei bis vier Zentimeter Bodentiefe das Unkraut von der Wurzel getrennt und nach oben befördert. So kann es an der Oberfläche einfach vertrocknen.
Eine der Kameras sorgt dafür, dass der Unkraut-Roboter die Reihen hält, während er sich fortbewegt. Er orientiert sich an den Pflanzen. Bislang wurden einige Testläufe gestartet, die schon ziemlich erfolgreich waren. Dafür sorgte auch der Federungsmechanismus, der eine gleichmäßige Bodenhaftung aller vier Räder gewährleistet. Auch dies unterscheidet den Unkraut-Roboter von anderen Modellen.
Natürlich gibt es noch viel Entwicklungsbedarf. Nicht immer gelingt es dem Rowesys, die Reihen zu 100 Prozent zu halten. Aber dass er ein enormes Potenzial hat, ist unbestritten. Schließlich wurde er in sehr kurzer Zeit entwickelt. Weniger als ein Jahr hat es gedauert, bis die simple Idee zu einem ausgefeilten Roboter geworden ist.
Bildurheber: Fokussiert

OrganiFarms revolutioniert die Erdbeerernte

Bislang mussten Hilfskräfte meist umständlich angeworben werden und dennoch standen Landwirte zum passenden Zeitpunkt ohne ausreichend Helfer da: Die reifen Früchte stellen viele Bauern unweigerlich vor Probleme, was die Ernte mindert und den Anbau teuer macht. Ein Roboter kann helfen.

Den Umsatz steigern dank modernster Pflückverfahren

OrganiFarms ist ein Roboter, der in der Lage ist, vollkommen autark Aufgaben wie die Erdbeerernte zu übernehmen. Dabei arbeitet er allerdings nicht direkt auf dem Feld, sondern indoor auf modernen Plantagen. Das maximiert den Gewinn der Ernte und minimiert unterschiedliche Gefahrenquellen wie wetter- und personalbedingte Ausfälle und damit Umsatzeinbußen bei den Landwirten.

Die Vorteile der Robotertechnik auf einen Blick

Das Funktionsprinzip von OrganiFarms ist dabei so einfach wie genial: Die Roboterarme werden in passendem Abstand eingebaut und so programmiert, dass sie die Ernte zum richtigen Zeitpunkt vollkommen autark durchführen können. Neben dem Pflücken beinhaltet das auch die Verpackung der Früchte. Das ist wichtig, denn werden diese nicht schnell verpackt und vorsichtig gekühlt, dann vergammeln Erdbeeren sehr schnell und sind nicht mehr für den Handel geeignet. Außerdem ist die komplette Ernte dank Robotern sehr sauber, speziell in geschützten Indoor-Farmen wie sie inzwischen überall wie kleine Pilze aus dem Boden schießen. Zusätzlich spart der Einsatz der Roboter Personal, welches in diesem Sektor ohnehin Mangelware ist.

Alles aus einer Hand

Wer Interesse an einer Demoversion hat, der kann sich natürlich jederzeit auf der Webseite des Unternehmens informieren. Der Einbau inklusive aller Informationen und Einstellungen gehören selbstverständlich zum Komplettpaket mit dazu. Die Anschaffungspreise für einen Ernteroboter wie diesen sind nicht ganz günstig, allerdings macht er sich im Laufe vieler Ernteperioden mit Sicherheit bezahlt. Langfristig kann der kleine technische Helfer mit dem vorsichtigen Arm nicht nur lernen Erdbeeren zu pflücken, auch andere Gemüsesorten wie Tomaten sind hier theoretisch denkbar, je nach Bedarf und Terrain.

Bildurheber: Cornfield

Mobile Agricultural Robot Swarms sollen Feldarbeit revolutionieren

Der MARS spielt künftig eine Schlüsselrolle, aber nicht etwa bei der Erkundung fremder Planeten, sondern hier auf der Erde, genauer in der Erde. Unter der Abkürzung MARS verbergen sich nämlich hochtechnologische Roboter, die effiziente Feldarbeit verrichten sollen.

Hinter der Abkürzung MARS verbirgt sich ein Forschungsprojekt, welches sogenannte Mobile Agricultural Robot Swarms entwickelt hat. Die sollen später die Arbeit von Traktoren und Bauern auf dem Feld übernehmen. Und das so präzise und lautlos, wie es vorher niemals möglich gewesen wäre. Dafür arbeiten die Roboter im Schwarmeinsatz. Etwa 12 Roboter übernehmen dabei ein etwa 1 HA großes Feld. Die Maschinen der Firma Fendt wurden im Laufe einiger Jahre Forschungsarbeit an der Hochschule Ulm entwickelt und sind Teil der EU Forschungsförderung. Die MARS Roboter hören auf den Namen Xaver. Sie sollen nicht nur präzise Samen verteilen, sondern die Aussaat auch überwachen. So können sie dank ausgefeilter Sensorik messen, welche Pflanze welche Nährstoffe benötigt und sie gezielt mit Wasser und Dünger versorgen. Da jeder Roboter mit anderem Saatgut bestückt werden kann ist es außerdem möglich, Mischsaaten auf den Feldern zu verteilen. Fällt ein Roboter aus, übernehmen die anderen automatisch seine Aufgaben mit, so dass die Arbeit trotzdem zuverlässig erledigt wird.

Für so viel Leistung gab es eine Medaille

Aufgrund des geringen Gewichts von gerade einmal 50 Kilo können die Roboter unkompliziert selbst auf schwierigem Gelände agieren. Außerdem ist ihre Arbeit sehr geräuscharm und sie verbrauchen keinerlei Benzin oder Diesel. Das macht sie umweltbewusst und lässt Einsatzzeiten flexibel zu. Theoretisch kann ein Schwarm 24 Stunden an 7 Tagen pro Woche arbeiten. Die Steuerung läuft über eine App. Updates erfolgen ebenfalls automatisch über das System. Erste Anfragen aus Afrika, Australien, der Schweiz und vielen anderen Ländern liegen bereits vor. Die Entwicklung hat schon jetzt so hohe Wellen geschlagen, dass das System sogar die Agritechnica Silbermedaille von der DLG verliehen bekommen hat. Mit solchen Roboterschwärmen ließe sich die Feldarbeit nämlich insgesamt revolutionieren, die Umwelt schützen und die Erträge steigern.

Bildurheber: Franz W.

Moro für die Landwirtschaft

Moro ist ein Robotiksystem aus Software und Hardware, das dabei helfen soll die Arbeit in der Landwirtschaft zu optimieren, indem Roboter die Aufgaben der Menschen übernehmen. Langfristig soll sich das nicht nur für Großbetriebe, sondern auch für Familienunternehmen lohnen.

Die Abkürzung Moro stammt vom englischen Begriff Modular Robotics. Das Unternehmen hat sich darauf spezialisiert, modulare autonom arbeitende mobile Roboter (kurz AMRs) auf den Markt zu bringen. Ihre Aufgaben sind vielfältig. Sie sollen Rasen mähen, ernten, aussäen und noch viele Aufgaben mehr übernehmen. Die Technologie wurde speziell für den Einsatz in der Landwirtschaft entwickelt. Gerade hier herrscht oft Fachkräftemangel. Die Arbeit ist hart und immer noch sind es überwiegend die Landwirte und ihre Hilfsarbeiter selbst, die sich um fast alles alleine kümmern müssen. Lange Hitzeperioden und nährstoffarme Böden erschweren ihre Arbeit. Zwar gibt es in einigen Bereichen wie der Molkerei der Kühe und beim Eiersortieren der Hühner mittlerweile automatische Lösungen mittels Computertechnik, allerdings ist die reine Feldarbeit immer noch überwiegend Handarbeit.

Wo Handarbeit nicht mehr ausreicht

Das soll sich dank Moro nun endlich ändern. Das Resultat sollen bessere Erträge, geringe Ausgaben für Personal und kürzere Arbeitseinsätze sein. Grundsätzlich können die Roboter, mit neuester Software ausgestattet, lernen können, gewisse Aufgaben selbst zu übernehmen. Sie mähen dann nicht nur den Rasen auf die optimale Länge, sie sollen auch beim Säen und Ernten eingesetzt werden können. Und das besser als der Mensch. Sie können Bodenproben analysieren und dementsprechend den Nährstoffbedarf ermitteln, wissen wie viel Wasser die Pflanzen brauchen und wann die beste Erntezeit ist. Dabei analysieren die Roboter stets Daten, die sie bei ihrer Arbeit sammeln und werten sie aus. Noch sind die Roboter nicht im Einsatz, doch der ist für zukünftige Aufgaben bereits fest eingeplant. Es wird sich zeigen, wer hier zugreift und die Arbeit tatsächlich einem Roboter übergibt oder doch selbst tätig wird.

Bildurheber: fotoluminate / 123RF Standard-Bild

Obstbäume mit künstlicher Intelligenz schneiden lassen

Streuobstwiesen sind unrentabel und werden deshalb oft nicht ausreichend gepflegt. Für den Artenschutz haben sie jedoch eine enorme Bedeutung, denn mit ihrer Tier- und Pflanzenvielfalt gehören sie zu den wichtigsten Biotopen. Künstliche Intelligenz könnte ihren Erhalt sichern und sie gleichzeitig pflegen.

Klimaschutz ist auch Artenvielfalt. Umso wichtiger ist es, Streuobstwiesen zu erhalten. Diese werden oft nur mangelhaft gepflegt, da sich ihre Bewirtschaftung kaum lohnt. Vor allem der Baumschnitt kostet viel Zeit, ist aber unbedingt notwendig. Mit Hilfe von künstlicher Intelligenz könnte diese Tätigkeit vollautomatisch durchgeführt werden.

Streuobstwiesen als Lebensraum zahlreicher Pflanzen und Tiere

Der Zustand der Streuobstwiesen lässt oft zu wünschen übrig. Dies liegt vor allem daran, dass sich deren Bewirtschaftung in finanzieller Hinsicht absolut nicht lohnt. Für den Umweltschutz haben Streuobstwiesen aber eine sehr große Bedeutung. Sie bieten zahlreichen Arten einen idealen Lebensraum. Hier sind über 5.000 Pflanzen und Tiere zuhause.

Damit die Obstbäume gesund und kräftig bleiben, ist ein regelmäßiger Schnitt unbedingt notwendig. Bleibt dieser aus, können sie von Krankheiten befallen werden und allmählich absterben. Wer regelmäßig schneidet, erzielt auch höhere Ernteerträge. Da diese Tätigkeit sehr zeitintensiv ist und fachgerecht ausgeführt werden muss, wird sie auf vielen Streuobstwiesen gar nicht oder nur sehr unregelmäßig vorgenommen. Ein Projekt der Universität Hohenheim in Stuttgart tüftelt an einer interessanten Lösung für dieses Problem. Dabei setzen die Projektteilnehmer auf künstliche Intelligenz.

In naher Zukunft soll ein autonomer Roboter in der Lage sein, den Obstbaumschnitt nahezu selbstständig auszuführen. Mit einer derartigen Lösung könnte es gelingen, den allgemeinen Zustand der Streuobstwiesen deutlich zu verbessern und den wichtigen Bestand zu erhalten. Aktuell ist der Baumschnitt die einzige Pflegetätigkeit, die noch vollkommen manuell erledigt wird.

Ein eigens konstruierter Roboter, der mit einem zusätzlichen Schwenkarm versehen ist, soll zukünftig den Baumschnitt übernehmen. Dieser Arm besitzt spezielle Sensoren, die die gesamte Struktur des Baumes erkennen und dann den Schnitt koordinieren. Da es verschiedene Schnittarten gibt, hinterlegen die Entwickler mehrere Schnittmöglichkeiten, aus denen der Nutzer später wählen kann.

Mit der Entwicklung eines derartigen Roboters könnte ein wichtiger Schritt in Richtung Erhalt der Artenvielfalt getan werden. Aktuell sind noch einige Herausforderungen zu meistern, um den Roboter auf den Streuobstwiesen einzusetzen.

Bildurheber: leonidtit / 123RF Standard-Bild

Roboter in der Landwirtschaft sind heute schon Realität

Melkroboter, die die Kuh melken. Unkrautziehen per Feldroboter und Drohnen, die die Ernte überwachen. Was klingt wie Science Fiction ist heute schon in vielen landwirtschaftlichen Betrieben schon heute Realität. Roboter erleichtern die Arbeit, machen sie effizienter und sind darüber hinaus noch zuverlässiger, als das der Mensch leisten kann.

Wo früher noch der Bauer mit dem Schemel gesessen hat zum Kühe melken, stehen heute längst moderne Maschinen, die diese Arbeit übernehmen. Und die schaffen nicht nur viel mehr Milch in viel kürzerer Zeit, sie können auch gleich noch deren Qualität überprüfen. Speziell für große Betriebe mit vielen Milchkühen bedeuten die Melkroboter eine enorme Arbeitserleichterung und gleichzeitig auch einen Gewinn, denn auf diese Weise wird der Absatzweg für die Milch enorm verkürzt – das spart Geld.

Hilfe bei Tierhaltung und Feldarbeit

Doch nicht nur bei der Tierhaltung im Stall findet sich heute schon wie selbstverständlich modernste Robotertechnologie, auch auf dem Feld ist sie kaum mehr wegzudenken. Der Roboter Bonirob zum Beispiel kann den Stickstoffgehalt der Pflanzen überprüfen und erkennt damit Düngebedarf und Nährstoffbedarf. Dadurch entsteht kein Mangel, der eine ganze Ernte gefährden kann. Und der nicht-menschliche Feldhelfer kann noch mehr. Er ist mit feinsten Sensoren ausgestattet, die auch Unkraut erkennen und kann es direkt danach vernichten. Dadurch haben die Pflanzen mehr Platz und gedeihen noch besser.

Alles im Blick in der Luft und zu Boden

Drohnen sind der neuste Coup der Entwickler. Anders als der Feldroboter überfliegen sie große Areale und messen von oben den Zustand der Pflanzen und des Bodens. Sie melden dann selbstständig den Bedarf und zwar entweder per App an den Bauern direkt, der dann einschreiten kann oder an einen Feldroboter, der den Düngebedarf ausgleicht oder die Pflanzen mit Wasser versorgt, sofern die Drohne das als notwendig erachtet. In Frankreich sind erste Drohnen bereits erfolgreich im Einsatz, zunächst als Leihgabe der Entwicklerfirma an die Bauern.

Die Drohnen können allerdings noch nicht alles messen, sie konzentrieren sich auf den Stickstoffgehalt im Boden. Der Vorteil hier ist nicht nur die genaue Messtechnik sondern auch die Tatsache, dass eine Drohne ein sehr großes Gebiet ständig zuverlässig überwachen kann. Für Landwirte mit einem großen oder mehreren kleinen Betrieben eine wichtige Hilfe, denn oft liegen die Felder weit auseinander und sind nicht immer gleich zu erreichen und ständig selbst zu überprüfen.

Bildurheber: pixelbliss / 123RF Lizenzfreie Bilder