Fortgeschrittenes Sprühen und Navigieren mit bahnbrechendem Agrarroboter
Die EU erzeugt, verbraucht und exportiert weltweit die größten Weinmengen, wobei sie etwa zu 50 % zur weltweiten Weinerzeugung beiträgt. Die meisten Weinbaubetriebe sind sehr klein. Außerdem sind etwa 10 % der europäischen Weinberge sogenannte „Steillagen“. Diese kleinen Weingärten in hügeligen, abgelegenen Lagen sind für ihre hochwertigen Spitzenweine bekannt, die für die ländliche Wirtschaft eine zentrale Rolle spielen. Ihre besonderen Bedürfnisse werden jedoch von den traditionellen Maschinenherstellern aufgrund der geringen Größe des Marktes eher vernachlässigt. Das ändert sich nun dank eines preisgekrönten Sprühroboters, der im Rahmen des EU-finanzierten Projekts SCORPION entwickelt und auf dem renommierten Weltforum für Agrarrobotik 2023 und 2024 (FIRA 2023 und FIRA 2024) vorgestellt wurde.
Modulare Lösung mit eigenständigen Technologien für die Präzisionslandwirtschaft
Agrarroboter in unwegsamem und abgelegenem Gelände einzusetzen, stellt eine besondere Herausforderung dar. Das SCORPION-Team hat ein Paket fortgeschrittener modularer Robotiktechnologien entwickelt, die auf die Bedürfnisse der Präzisionslandwirtschaft in bergigen Regionen zugeschnitten sind, und diese in den WETA-Sprühroboter integriert. Dazu berichtet Projektkoordinator Filipe Neves dos Santos von INESC TEC: „Das hochpräzise Sprühwerkzeug interpretiert georeferenzierte ‚Applikationskarten‘, die von Entscheidungsunterstützungssystemen unter Berücksichtigung historischer Felddaten wie Bodennährstoffgehalt und Erträge der Vergangenheit erstellt werden. Genutzt wird dabei die variable Ausbringungstechnologie, um die Spitzung an die Größe und den Gesundheitszustand der Pflanze anzupassen. Dank Pulsweitenmodulation und eines elektrischen Gebläses entsteht fast kein Sprühverlust und es wird eine zehnmal höhere Energieeffizienz als bei den üblichen Sprühverfahren realisiert.“ Außerdem kann in weniger als zehn Minuten vom Sprühen auf die Anwendung von ultraviolettem Licht umgestellt werden, und das Bedienpersonal kann den Roboter über ein Android-Smartphone steuern, das mit dem INESC TEC-Robotiknavigationssystem verbunden ist. Die vollelektrische WETA-Robotikplattform garantiert selbst auf den schwierigsten felsigen und schrägen Hanglagen einen vierrädrigen Antrieb. Der Wenderadius von weniger als zwanzig Zentimeter und das schlanke Profil von weniger als einem Meter Breite ermöglichen die Pflege dicht bepflanzter Kulturen, ohne dabei den Boden zu verdichten. Zu guter Letzt gestattet das Robotiknavigationssystem die umfassende Lokalisierung und Bahnplanung in Echtzeit. Sowohl dieses System als auch das Sprühwerkzeug können nahtlos in jede Zugmaschine oder Robotikplattform integriert werden, um ein vollständig autonomes Sprühsystem zu realisieren.
Fortgeschrittene Wahrnehmungs- und Lokalisierungstechnologien
Der WETA-Agrarroboter, das Robotiknavigationssystem und die variable Ausbringungstechnologie sind mit der neuesten Technologie ausgestattet, sodass ein Empfänger des globalen Satellitennavigationssystems (GNSS) mit allen Galileo-Diensten arbeiten kann. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass sie auch in abgelegenen Gebieten ohne Mobilfunknetzabdeckung 24 Stunden am Tag optimal anhand von Echtzeitdaten funktionieren. In Umgebungen mit ausreichendem Mobilfunkempfang schalten die Systeme in den Echtzeit-Kinematikmodus, um die Lokalisierungsgenauigkeit zu optimieren und Redundanz zu bieten. Das hochmoderne Erkennungssystem umfasst Lasererfassung und Entfernungsmessung (LiDAR) und Kameras. Das Robotiknavigationssystem verfügt außerdem über ein Trägheitsnavigationssystem und berücksichtigt sichtbare natürliche Landschaftsmerkmale zur genauen und zuverlässigen 3D-Lokalisierung, wenn es GNSS-Anomalien oder Störungen feststellt.
Eine neue Ära der Präzisionslandwirtschaft
Der WETA-Agrarroboter hat unvergleichliche Präzision, Zuverlässigkeit und Sicherheit bei Arbeiten im freien Feld zu bieten. „Der SCORPION-Roboter steht an der Spitze der landwirtschaftlichen Technologie, da er über die einzigartige Fähigkeit verfügt, eine von einem Entscheidungshilfesystem erhaltene Applikationskarte autonom in eine Abfolge von ausführbaren Aufgaben zu zerlegen, die in einer Präzisionssprühanwendung auf dem Feld mündet. Diese Fähigkeit gewährleistet echte Autonomie auf dem Feld“, erklärt Neves dos Santos. Auf diese Weise werden nicht nur die Nachhaltigkeit gesteigert und umweltfreundliche Praktiken bei der Bewirtschaftung von Weinbaubetrieben gefördert, sondern auch die Expansion in unerschlossene Bergregionen mit großem Potenzial erleichtert und das Wachstum der lokalen Wirtschaft unterstützt. Die Arbeit von SCORPION bereitet einer neuen Ära der Präzisionslandwirtschaft und der intelligenten Landwirtschaft den Weg.
Schlüsselbegriffe
SCORPION, Präzisionslandwirtschaft, Agrarroboter, Weinbaubetriebe, globales Satellitennavigationssystem, GNSS, Applikationskarte, LiDAR, Präzisionssprühen, Echtzeit-Kinematik, variable Ausbringungstechnologie