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Galileo-assisted robot to tackle the weed Rumex obtusifolius and increase the profitability and sustainability of dairy farming

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Satellitennavigation hilft bei herbizidfreier Unkrautbekämpfung

Autonome, satellitengesteuerte Roboter können zur präzisen Unkrautvernichtung eingesetzt werden und landwirtschaftlichen Betrieben dabei helfen, Herbizide einzusparen und den Bedarf an mühsamer Handarbeit zu beseitigen.

Lebensmittel und natürliche Ressourcen icon Lebensmittel und natürliche Ressourcen

Die Landwirtschaft stellt zwar wichtige Nahrungsmittel und Rohstoffe bereit, doch die von ihr ausgehende Umweltbelastung ist nach wie vor unannehmbar hoch. Dies hat zu gemeinsamen Anstrengungen geführt, den Sektor nachhaltiger zu gestalten. „Die Unkrautbekämpfung ist in allen Bereichen der Landwirtschaft ein wichtiges Thema“, erklärt Esther López, Projektkoordinatorin von GALIRUMI, die bei ACORDE Technologies in Spanien tätig ist. „Die Unkrautbekämpfung mit Herbiziden ist jedoch schlecht für die Umwelt, und die manuelle Unkrautbekämpfung ist mit mühsamer Arbeit und hohen Lohnkosten verbunden.“ Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts GALIRUMI sollte eine innovative neue Methode zur Unkrautbekämpfung erschlossen werden, die diese beiden Nachteile überwindet. Die projektintern gefundene Lösung bestand in der Anwendung von Robotern zur herbizidfreien Unkrautbekämpfung in der Milchviehhaltung, insbesondere zur Bekämpfung der stumpfblättrigen Ampfer. „Die robotergestützte Unkrautvernichtung macht nicht nur den Einsatz von Herbiziden überflüssig, sondern verringert auch die Exposition der Arbeitskräfte gegenüber Herbiziden“, sagt López. „Dieser Ansatz kann auch zum Wachstum der biologischen Landwirtschaft beitragen.“

Präzise Satellitennavigation nutzen

Das Projektteam untersuchte zunächst eine Reihe innovativer Technologien zur Unkrauterkennung, zum Unkrautzersetzung und zu autonomen Fahrzeugen. All dies basierte auf der präzisen Navigation dank des Europäischen globalen Satellitennavigationssystems (EGNSS). Zu den geprüften Technologien gehörten maschinelles Sehen zur Unkrauterkennung sowie Laser- und elektrische Unkrautbekämpfungssysteme. Dem Projektkonsortium gehörten Sachverständige für Unkrautforschung und Milchwirtschaft sowie technische Fachleute an. „Wir haben die Endnutzenden von Anfang an einbezogen“, erklärt López. „Sie stellten an uns spezifische Anforderungen und präsentierten Einsatzszenarien, die uns bei der Konzeption und Entwicklung von Robotersystemen halfen.“ Die fertigen Roboter verfügen über EGNSS-Module mit zwei Antennen, Kamerasysteme zur Unkrauterkennung sowie eine zentrale Recheneinheit. Die duale EGNSS-Antenne stellt dem Roboter-Navigationsmodul genaue Richtungsinformationen bereit. Außerdem wurde eine Bewertung der Wirtschaftlichkeit der Roboterlösung für die Unkrautbekämpfung durchgeführt.

Demonstrationen zur autonomen Unkrautvernichtung

Die Prototyp-Roboter wurden dann in Milchviehbetrieben erprobt, um die stumpfblättrige Ampfer zu bekämpfen. Es wurden zwei Arten von Robotern zur Unkrautbekämpfung entwickelt – einer für die Unkrautbekämpfung per Laser, der andere für die Unkrautbekämpfung per Elektroschock. „Wir konnten demonstrieren, wie der Roboter einem vordefinierten Weg über das Feld folgt“, erklärt López. „Wenn ein bestimmtes Unkraut erkannt wird, kann der Roboter ausweichen und zu den Koordinaten der erkannten Pflanze navigieren.“ Der Roboter hält anschließend über dem Unkraut an und aktiviert die Laser- oder Elektroschockfunktion. Wenn die Unkrautvernichtung beendet ist, kehrt der Roboter zum vordefinierten Pfad zurück und sucht nach weiteren Pflanzen.

Landwirtschaftliche Betriebe bei der Unkrautbekämpfung unterstützen

López glaubt, dass die Kommerzialisierung des Laserroboters kurz bevorsteht. Die Unkrautvernichtungseinheit ist unabhängig vom Fahrzeug selbst, und das Fahrzeug ist leicht genug, um das Gras entlang des Navigationspfads nicht zu beschädigen. Um die elektrische Unkrautvernichtungsmaschine auf den Markt zu bringen, sind weitere Arbeiten erforderlich. „Wir sind noch dabei, einige geschäftsbezogene Aspekte zu ermitteln und versuchen, die wirtschaftlichen Belange der landwirtschaftlichen Betriebe und künftigen Nutzenden besser zu verstehen“, fügt López hinzu. „Wir konnten jedoch nachweisen, dass ein autonomer Unkrautbekämpfungsroboter, der von EGNSS unterstützt wird, den landwirtschaftlichen Betrieben bei ihrer Unkrautbekämpfung tatsächlich helfen kann.“ So kann das Projekt nach Ansicht von López einen wichtigen Beitrag zur biologischen Landwirtschaft leisten, indem es den Einsatz von Herbiziden und Handarbeit überflüssig macht und insgesamt zum Umweltschutz beiträgt.

Schlüsselbegriffe

GALIRUMI, Satellit, Navigation, Landwirtschaft, Bio, Herbizid, EGNSS

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