Autonomer Roboter jätet in der Baumschule - Wissenschaftsjahr 2020/21 - Bioökonomie

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07.12.2021

Autonomer Roboter jätet in der Baumschule

Kurz & Knapp
  • Unkräuter gedeihen nicht nur auf dem Acker, sondern auch in Baumschulen. Hier soll nun ein autonomer Roboter die unerwünschten Gewächse entfernen.
  • Der AMU-Bot kombiniert einen Raupenantrieb mit einem System zur Erkennung der Nutzpflanzen und entfernt Unkräuter mittels Kreiseleggen.
  • Der nächste Schritt zur weiteren Vernetzung von Sensoren, Daten und autonomen robotischen Arbeitsgeräten in der Landwirtschaft wird in einem Fraunhofer-Verbund erforscht.

Einfaches Raupenfahrzeug ersetzt Pflanzenschutzmittel

Forschende des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung haben mit weiteren Fachleuten ein autonomes Raupenfahrzeug entwickelt, das in Baumschulen mechanisch Unkräuter entfernt und so chemische Herbizide vermeidet. Es ist einfach, robust und wirtschaftlich, sodass Baumschule und Natur profitieren.

Im Garten werden Unkräuter oftmals vor allem als ästhetische Störung betrachtet. Dort, wo Pflanzen kommerziell produziert werden – von der Landwirtschaft über den Obstbau bis zur Baumschule –, gefährden die unerwünschten Pflanzen jedoch die Produktion: Sie konkurrieren mit den Bäumen um Licht, Wasser, Raum und Nährstoffe. Das Gegenmittel der Wahl waren in vielen Betrieben lange Zeit chemische Herbizide.

Aus ökologischen und gesundheitlichen Gründen sucht die Forschung jedoch nach Alternativen. Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA in Stuttgart hat gemeinsam mit weiteren Projektbeteiligten nun eine solche vorgestellt: den AMU-Bot. Der Name steht für ein robotisches Raupenfahrzeug zur autonomen mechanischen Unkrautbekämpfung.

Drei etablierte Technologien kombiniert

Die Forschenden haben bewusst eine einfache, robuste und dadurch wirtschaftliche Lösung aus etablierten Komponenten entwickelt: Der Raupenantrieb bewegt das Fahrzeug sicher auf dem erdigen und manchmal löchrigen Boden. Das Navigationssystem arbeitet mit einem LiDAR-System, um seine Umgebung zu erfassen, wie es auch die Fahrassistenzsysteme moderner Pkw nutzen.

Es ist nicht in der Lage, per Bilderkennung die einzelnen Pflanzenarten zu erkennen, sondern identifiziert anhand der Abstände und Anordnungen die Nutzpflanzen. Das dritte Element, der Manipulator, der das Unkraut letztlich entfernt, verwendet dazu Kreiseleggen, die in der Landwirtschaft etabliert sind, um den Boden vor der Aussaat aufzulockern. Das damit herausgetrennte Unkraut kann vor Ort verbleiben und verrotten.

Nächster Schritt schon in der Entwicklung

„Ein System, das die verschiedenen Einzelpflanzen klassifiziert, müsste mit hochauflösenden Kameras, KI-gestützten Bilderkennungsalgorithmen und Pflanzenprofilen arbeiten, die in einer Datenbank hinterlegt sind“, erläutert Kevin Bregler vom IPA die Entscheidung. Solche Systeme seien aufwendiger und teurer und könnten auch nicht ohne weiteres in neuen Kontexten arbeiten. Trotzdem ermöglicht es der AMU-Bot, vollständig auf chemische Herbizide zu verzichten.

Zugleich soll dieser Roboter nur ein erster Schritt hin zu einer nachhaltigen automatisierten Landwirtschaft sein. Die Forschenden arbeiten im Fraunhofer-Verbund bereits an einem System namens COGNAC. Es soll digitale Dienste und Daten mit weiteren robotischen Helfern verbinden und so den Betrieben ebenso wie der Natur nützen.