Autor/-in
Sarah Cockburn-Price
Traktoren, 02.08.2013
EINE NEUE GENERATION VON ROBOTERN VERÄNDERT DIE LANDWIRTSCHAFTLICHE PRODUKTION
Eine neue Generation von Robotern verändert die landwirtschaftliche Produktion
Die stetig wachsende Weltbevölkerung, der Klimawandel, der Mangel an Arbeitskräften und das steigende Durchschnittsalter der Landwirte stellt die Landwirtschaft weltweit vor ernst zu nehmende Herausforderungen. Einhergehend mit dieser ungewissen Zukunft gibt es zumindest in den Industriestaaten eine wachsende Besorgnis hinsichtlich Produktqualität, Sicherheit sowie Auswirkungen der Landwirtschaft auf Natur und Umwelt.
Auf dem European Robotics Forum 2012 diskutierten die Teilnehmer – rund 350 Forscher aus Industrie und Wissenschaft - über die Herausforderungen und Einsatz von Robotertechnologie in der Nahrungsmittelproduktion.
„Dank des Vertrauens in die moderne technologiebasierte Landwirtschaft kombiniert mit billigen Arbeitskräften in den Schwellenländern, beschränkte sich der routinemäßige Einsatz von Robotern bislang auf eine kleine Anzahl spezieller Aufgaben wie das Melken, die Futtermittelzufuhr und die Reinigung des Hofes“, erklärt Professor Simon Blackmore, Abteilungsleiter für Engineering am Harper Adams University College. „Frühere Versuche, komplexe Roboter mit optischen Sensoren zur Ernte von empfindlichen oder schwer zu handhabenden Pflanzen zu entwickeln, brachten kein zufriedenstellendes Ergebnis. Die Maschinen waren nicht robust genug, zu langsam und zu teuer.“ Forscher kamen zu dem Schluss, dass eine Kombination aus menschlicher Auge-Hand-Koordination, geschickter Handhabung und hochentwickelter Objekterfassung zwar erstrebenswert war, aber einfach eine zu große Herausforderung darstellte.
Mit Hilfe der europäischen Robotik-Netzwerke EURON und EUROP wurde nun auf dem European Robotics Forum EARN (European Agricultural Robotics Network) gegründet. “Wir haben von ganz vorne begonnen und bewerten die ganze Herangehensweise in der Landwirtschaft neu.”, kommentierte Blackmore. „Im Moment wird die Saat in geraden Reihen gepflanzt, gemäß den landwirtschaftlichen Maschinen. Aber was wäre, wenn der Beschaffenheit des Ackers entsprechend gepflanzt werden würde und auf die ökologischen Verhältnisse und Bodenbeschaffenheit jedes Quadratmeters geachtet werden würde? Die potentielle Ertragssteigerung wäre immens, wenn gezielt gepflanzt und geerntet werden würde und nicht automatisch. Wir sprechen hier von Mikro-Bodenkultivierung, Jäten und Bepflanzen unter Einsatz von kleinen, ausgeklügelten, autonomen, modularen Maschinen.“
Die Teilnehmer des Forums untersuchten die Prototypen der Multitask-Roboter der Universitäten Kopenhagen, Süd-Dänemark, Wageningen und Kaiserslautern und des niederländischen Forschungsinstituts WUR, wie Crop Scout, eine Beobachtungsplattform mit der Fähigkeit, Pflanzen zu vermessen und auf Erkrankungen zu untersuchen. Derzeitig verwenden Landwirte regelmäßig Pestizide und Pflanzenschutzmittel zur Vorbeugung und behandeln ihre Pflanzen unabhängig davon, ob Erkrankungen oder Schädlinge vorhanden sind. Tests mit dem Crop Scout führten zu einer 98-prozentigen Reduzierung der bisher eingesetzten Mittel, da der durch den Crop Scout ausgesandte Spray-Roboter nur die durch Erkrankungen oder Schädlinge angegriffenen Flächen und Pflanzen behandelte.
Die neue Generation der landwirtschaftlichen Roboter hat bereits beeindruckende Versuchsergebnisse hervorgebracht. Obwohl weitaus kleiner als gewöhnliche landwirtschaftliche Fahrzeuge, können diese zusammenwirkend agieren und auf diese Weise verschiedene Aufgaben ausführen, wie zum Beispiel das Besprühen des Feldes mit Pflanzenschutzmitteln. Laser werden für multiple Aufgaben verwendet, von Ernten bis Jäten. Der Einsatz von Traktoren (bspw. zum Pflügen und Eggen) verursacht Verdichtungen des Erdreichs und bewegt normalerweise über 65% der Oberfläche. Untersuchungen zeigen, dass 90% der Energie, die für den Anbau insgesamt benötigt wird, für die Behebung von Schäden, die durch Traktoren verursacht werden, verwendet wird. „Der naheliegende Rückschluss ist, dass wir wann immer möglich vermeiden müssen, Traktoren übers Ackerland zu bewegen“, so Blackmore. „Die neue Generation von Leichtgewicht-Robotern wird sich auf breiten Niedrigdruckreifen bewegen und nur den Boden bearbeiten, der zur Herstellung optimaler Verhältnisse für die Saat notwendig ist. Die Saat wird präzise gepflanzt, entsprechend dem Feuchtigkeitsgehalt der Erde. Die Bewegungen werden hierbei kontrolliert durch SAFAR (Software Architecture for Agricultural Robots) und die Routen geplant mit Google Earth. Die ersten Prototypen konnten bereits selektiv ernten. So konnte die Qualität gesteigert werden: Geerntet wird nur, was reif ist. Pflanzen, die noch Zeit zum Wachsen benötigen, werden einfach stehen gelassen und später geerntet.“
„Die Landwirtschaft ist ein Industriezweig mit begrenzter Gewinnspanne. Daher müssen diese neuen Roboter sowohl zuverlässig als auch erschwinglich sein. Zunächst werden die Roboter wohl nur zur Bearbeitung hochwertiger Pflanzenbestände eingesetzt werden. Es gab bereits erste Feldversuche für Sensoren, die den Reifegrad einer Frucht „riechen“ konnten.“, erzählt Blackmore. „Doch in 20 Jahren wird die Robotik die Landwirtschaft revolutioniert haben. Neue Technologie wird neben Altbewährtem zum Einsatz kommen. Die neue Robotergeneration wird intelligent genug sein, sich Natur, Wetter und Umwelt anzupassen und gleichzeitig für eine wirtschaftlich wettbewerbsfähige, nachhaltige und qualitativ hochwertige Nahrungsmittelproduktion sorgen.“
The euRobotics Coordination Action is funded by the European Commission within the 7th Framework Programme, ICT Challenge 2: Cognitive Systems, Interaction, Robotics. (FP7-ICT-244852; 01/2010-12/2012). Further information at http://www.eurobotics-project.eu
Further information at http://www.euron.org
Auf dem European Robotics Forum 2012 diskutierten die Teilnehmer – rund 350 Forscher aus Industrie und Wissenschaft - über die Herausforderungen und Einsatz von Robotertechnologie in der Nahrungsmittelproduktion.
„Dank des Vertrauens in die moderne technologiebasierte Landwirtschaft kombiniert mit billigen Arbeitskräften in den Schwellenländern, beschränkte sich der routinemäßige Einsatz von Robotern bislang auf eine kleine Anzahl spezieller Aufgaben wie das Melken, die Futtermittelzufuhr und die Reinigung des Hofes“, erklärt Professor Simon Blackmore, Abteilungsleiter für Engineering am Harper Adams University College. „Frühere Versuche, komplexe Roboter mit optischen Sensoren zur Ernte von empfindlichen oder schwer zu handhabenden Pflanzen zu entwickeln, brachten kein zufriedenstellendes Ergebnis. Die Maschinen waren nicht robust genug, zu langsam und zu teuer.“ Forscher kamen zu dem Schluss, dass eine Kombination aus menschlicher Auge-Hand-Koordination, geschickter Handhabung und hochentwickelter Objekterfassung zwar erstrebenswert war, aber einfach eine zu große Herausforderung darstellte.
Mit Hilfe der europäischen Robotik-Netzwerke EURON und EUROP wurde nun auf dem European Robotics Forum EARN (European Agricultural Robotics Network) gegründet. “Wir haben von ganz vorne begonnen und bewerten die ganze Herangehensweise in der Landwirtschaft neu.”, kommentierte Blackmore. „Im Moment wird die Saat in geraden Reihen gepflanzt, gemäß den landwirtschaftlichen Maschinen. Aber was wäre, wenn der Beschaffenheit des Ackers entsprechend gepflanzt werden würde und auf die ökologischen Verhältnisse und Bodenbeschaffenheit jedes Quadratmeters geachtet werden würde? Die potentielle Ertragssteigerung wäre immens, wenn gezielt gepflanzt und geerntet werden würde und nicht automatisch. Wir sprechen hier von Mikro-Bodenkultivierung, Jäten und Bepflanzen unter Einsatz von kleinen, ausgeklügelten, autonomen, modularen Maschinen.“
Die Teilnehmer des Forums untersuchten die Prototypen der Multitask-Roboter der Universitäten Kopenhagen, Süd-Dänemark, Wageningen und Kaiserslautern und des niederländischen Forschungsinstituts WUR, wie Crop Scout, eine Beobachtungsplattform mit der Fähigkeit, Pflanzen zu vermessen und auf Erkrankungen zu untersuchen. Derzeitig verwenden Landwirte regelmäßig Pestizide und Pflanzenschutzmittel zur Vorbeugung und behandeln ihre Pflanzen unabhängig davon, ob Erkrankungen oder Schädlinge vorhanden sind. Tests mit dem Crop Scout führten zu einer 98-prozentigen Reduzierung der bisher eingesetzten Mittel, da der durch den Crop Scout ausgesandte Spray-Roboter nur die durch Erkrankungen oder Schädlinge angegriffenen Flächen und Pflanzen behandelte.
Die neue Generation der landwirtschaftlichen Roboter hat bereits beeindruckende Versuchsergebnisse hervorgebracht. Obwohl weitaus kleiner als gewöhnliche landwirtschaftliche Fahrzeuge, können diese zusammenwirkend agieren und auf diese Weise verschiedene Aufgaben ausführen, wie zum Beispiel das Besprühen des Feldes mit Pflanzenschutzmitteln. Laser werden für multiple Aufgaben verwendet, von Ernten bis Jäten. Der Einsatz von Traktoren (bspw. zum Pflügen und Eggen) verursacht Verdichtungen des Erdreichs und bewegt normalerweise über 65% der Oberfläche. Untersuchungen zeigen, dass 90% der Energie, die für den Anbau insgesamt benötigt wird, für die Behebung von Schäden, die durch Traktoren verursacht werden, verwendet wird. „Der naheliegende Rückschluss ist, dass wir wann immer möglich vermeiden müssen, Traktoren übers Ackerland zu bewegen“, so Blackmore. „Die neue Generation von Leichtgewicht-Robotern wird sich auf breiten Niedrigdruckreifen bewegen und nur den Boden bearbeiten, der zur Herstellung optimaler Verhältnisse für die Saat notwendig ist. Die Saat wird präzise gepflanzt, entsprechend dem Feuchtigkeitsgehalt der Erde. Die Bewegungen werden hierbei kontrolliert durch SAFAR (Software Architecture for Agricultural Robots) und die Routen geplant mit Google Earth. Die ersten Prototypen konnten bereits selektiv ernten. So konnte die Qualität gesteigert werden: Geerntet wird nur, was reif ist. Pflanzen, die noch Zeit zum Wachsen benötigen, werden einfach stehen gelassen und später geerntet.“
„Die Landwirtschaft ist ein Industriezweig mit begrenzter Gewinnspanne. Daher müssen diese neuen Roboter sowohl zuverlässig als auch erschwinglich sein. Zunächst werden die Roboter wohl nur zur Bearbeitung hochwertiger Pflanzenbestände eingesetzt werden. Es gab bereits erste Feldversuche für Sensoren, die den Reifegrad einer Frucht „riechen“ konnten.“, erzählt Blackmore. „Doch in 20 Jahren wird die Robotik die Landwirtschaft revolutioniert haben. Neue Technologie wird neben Altbewährtem zum Einsatz kommen. Die neue Robotergeneration wird intelligent genug sein, sich Natur, Wetter und Umwelt anzupassen und gleichzeitig für eine wirtschaftlich wettbewerbsfähige, nachhaltige und qualitativ hochwertige Nahrungsmittelproduktion sorgen.“
About euRobotics Coordination Action
The euRobotics Coordination Action targets two main objectives: the improvement of cooperation between industry and academia, and the enhancement of public perception of (European) robotics.The euRobotics Coordination Action is funded by the European Commission within the 7th Framework Programme, ICT Challenge 2: Cognitive Systems, Interaction, Robotics. (FP7-ICT-244852; 01/2010-12/2012). Further information at http://www.eurobotics-project.eu
About EUROP
The European Robotics Technology Platform (EUROP) is an industry-driven platform comprising the main stakeholders in robotics. Its ambition is to strengthen Europe’s competitiveness in robotics research and development and global markets, as well as to improve the quality of life of European citizens through robotics. EUROP is one of several European Technology Platforms (ETPs) supported by the European Commission. Further information at http://www.robotics-platform.euAbout EURON
The European Robotics Research Platform (EURON) is a community of more than 230 academic and industrial groups in Europe with a common interest in advanced research in the field of robotics. The network was founded in 2000 and was supported by the European Commission for eight years.Further information at http://www.euron.org
Medium
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