Neue Roboter sollen die Landwirtschaft revolutionieren

EU-finanzierte Wissenschaftler entwickelten Boden- und Luftroboter mit autonomer adaptiver Steuerung, mit denen es möglich ist, den landwirtschaftlichen Ertrag zu erhöhen, die Pestizidverwendung zu reduzieren und Sicherheitsrisiken im Bereich der Lebensmittelsicherheit, die eng mit landwirtschaftlichen Unsicherheiten verbunden sind, abzuschwächen.

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Europäische Verbraucher erwarten eine saubere Wertschöpfungskette und den Erhalt der biologischen Vielfalt. Daher ist es erforderlich, dass der Einsatz von Pestiziden und chemischem Dünger auf ein Minimum beschränkt wird und/oder dass diese Mittel durch agroökologische Lösungen oder Roboter ersetzt werden. Das Durchschnittsalter der europäischen Landwirte zählt überdies mit zu den höchsten von allen Sektoren, sodass die Landwirtschaft junge Menschen durch attraktive Arbeitsmöglichkeiten ansprechen muss. An dieser Stelle kann die im Kontext des EU-finanzierten Projekts Flourish (Aerial Data Collection and Analysis, and Automated Ground Intervention for Precision Farming) neu entwickelte landwirtschaftliche Roboterlösung für die Präzisionslandwirtschaft eine Rolle spielen. Die Verwendung von Robotern im Bereich der Präzisionslandwirtschaft bietet nicht nur das Potenzial für Ertragssteigerungen, sondern auch für eine geringere Abhängigkeit von Düngemitteln, Herbiziden und Pestiziden, da einzelne Pflanzen selektiv besprüht werden oder Unkraut entfernt wird. Landwirtschaftlichen Böden zur Blüte verhelfen Bei der Präzisionslandwirtschaft werden Technologien kombiniert, um die Behandlung auf die Pflanzen abzustimmen, ohne dass ein Mehraufwand für Landwirte entsteht. Das Projektkonsortium zielte durch die Überwachung wichtiger Indikatoren für die Anbaupflanzengesundheit und durch die zielgerichtete Behandlung von Pflanzen oder Befallzonen, die einer Behandlung bedürfen, auf die Entwicklung innovativer landwirtschaftlicher Verfahren ab. „Im Vergleich zu konventionellen Verfahren sind Techniken aus der Präzisionslandwirtschaft weitaus umweltfreundlicher und haben einen größeren wirtschaftlichen Nutzen“, sagen Projektkoordinator Prof. Roland Siegwart und Forscher Dr. Inkyu Sa. In Anbetracht der Tatsache, dass es sich bei den meisten verwendeten Pestiziden um Herbizide zur Unkrautbekämpfung handelt, wird die drastische Reduzierung der Verwendung dieser Chemikalien und die Erkennung von befallfreien Teilen des Anbaupflanzenfelds das Wachstum gesünderer Anbaupflanzen begünstigen. Bewirtschaftung mit Drohnen und Robotern Die Entwicklung von Präzisionslandwirtschaftsverfahren ist ein äußerst aktives Forschungsfeld, sodass das Ziel von Flourish darin bestand, die Kluft zwischen den aktuellen und wünschenswerten Möglichkeiten landwirtschaftlicher Roboter zu überbrücken. Das Projektkonsortium entwickelte ein autonomes Bewirtschaftungssystem, in dem Drohnen und Roboter gemeinsam an der Anbaupflanzenüberwachung und präzisen Unkrautentfernung arbeiten. Das neu entwickelte Robotiksystem kombiniert die Lufterkundungsmöglichkeiten eines kleinen autonomen unbemannten Luftfahrzeugs, das mehrere Rotoren hat, mit einem unbemannten Bodenfahrzeug, das vielseitig einsetzbar ist. „Das mit einer Kamera, verschiedenen Sensoren, GPS und Statistiksoftware ausgestattete unbemannte Luftfahrzeug kann unterschiedliche Anbaupflanzen-Charakteristika wie z. B. Höhe, Sonnenabschirmung und Chlorophyllniveau scannen, und Informationen in Verbindung mit der ,Phänotypisierung‘ der Pflanze bereitstellen“, erklären Prof. Siegwart und Dr. Inkyu Sa. Die Drohne kann auch zwischen Anbaupflanzen und Unkraut unterscheiden, während fortschrittliche Algorithmen eine Optimierung der Flugbahn ermöglichen. Sobald die Drohne ihre Aufgabe abgeschlossen hat, übermittelt es die Bereiche, die beaufsichtigt werden müssen, an das unbemannte Bodenfahrzeug. Unter Verwendung der Daten, die die Drohne zur Verfügung stellt, navigiert der Roboterprototyp namens Bonirob autonom zu dem entsprechenden Bereich und führt an festgelegten Stellen Aktionen aus. Das unbemannte Bodenfahrzeug kann z. B. eine ausgewählte Anbaufläche mit einem Pestizid besprühen und, falls Unkraut vorhanden ist, dieses Unkraut mechanisch entfernen, ohne dass gefährliche Herbizide verwendet werden. Die Bilderkennung ist für den Betrieb von Bonirob von entscheidender Bedeutung. Ausgehend von Parametern wie Farbe, Form und Größe der Pflanze kann der Roboter Landwirte bei der einfacheren Klassifizierung von Pflanzen unterstützen. Neben der Untersuchung von Bildern kann das Fahrzeug durch die Untersuchung von Anbaumustern selbst dann präziser zwischen erwünschten Pflanzen und Unkraut unterscheiden, wenn sich das visuelle Erscheinungsbild der Pflanzen aufgrund von Wetterbedingungen oder Wachstum erheblich verändert. Die Flourish-Mitglieder arbeiten derzeit mit Endanwendern an der Definition von Produktspezifikationen, und stellen sicher, dass die Interessen weiterhin aufeinander abgestimmt sein werden. Darüber hinaus wird das neu entwickelte System überprüft und optimiert, um dieses mit einer kurzen Einrichtungszeit robuster und anwenderfreundlicher zu machen. Projektmitglieder versuchen zudem, die Interoperabilität mit anderen Produkten auf dem Markt zu vereinfachen, indem Standard-Kommunikationsprotokolle wie z. B. das Betriebssystem des Roboters genutzt werden. Hierdurch wird sichergestellt, dass es minimale Barrieren für den Markteintritt gibt, wenn das System marktfähig ist. Technologische Fortschritte im Bereich der Landwirtschaft, wie die, die im Rahmen von Flourish eingeführt werden, ermöglichen Landwirten eine minimierte Verwendung von Chemikalien und die Erzeugung gesünderer Anbaupflanzen mit höheren Ertrag. Das System soll auch die Kosten für Landwirte senken und die Umweltfolgen des Pflanzenanbaus minimieren.

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Aerial Data Collection and Analysis, and Automated Ground Intervention for Precision Farming

Neue Roboter sollen die Landwirtschaft revolutionieren

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