Roboter in der Landwirtschaft

Warum werden Roboter in der Landwirtschaft eingesetzt?

Ähnlich wie bei jeder anderen Industriemaschine lassen sich mit Agrarrobotern drastische betriebliche Verbesserungen erzielen. Folglich können Landwirte die Gesamteffizienz steigern und den Produktionsertrag ihrer Flächen erhöhen. Weitere Vorteile von Landwirtschaftsrobotern:

• In landwirtschaftlichen Betrieben eingesetzte Roboter machen weniger Fehler und arbeiten mit höheren Geschwindigkeiten als menschliche Arbeitskräfte.
• Landwirtschaftsroboter mit Unkraut- und Schädlingserkennungssensoren ermöglichen es Landwirten, den Pestizideinsatz zu reduzieren, was ökologische Vorteile mit sich bringt. Diese intelligenten Maschinen stellen sicher, dass das Sprühen nur in betroffenen Bereichen erfolgen muss, wodurch Betriebe relativ chemiefrei werden können.
• Ähnlich wie andere Industrieroboter können Landwirtschaftsroboter rund um die Uhr arbeiten, wobei nur minimale Wartung erforderlich ist. Dies verringert die Abhängigkeit von menschlicher Arbeitskraft und senkt die Gesamtkosten der Lebensmittelproduktion.
• Einige Landwirtschaftsroboter können mit verschiedenen Arten von Endeffektoren ausgestattet werden, um sie vielseitiger zu machen und ihnen die Ausführung mehrerer Aufgaben zu ermöglichen. Dies bedeutet, dass die erforderliche Investition breiter gestreut werden kann.
• Die Gesamtautomatisierung landwirtschaftlicher Betriebe macht Lieferketten effizienter, gewährleistet minimale Lebensmittelverschwendung und höhere Rentabilität. Dies hat das Potenzial, zu niedrigeren Preisen für Verbraucher zu führen.

Trotz all dieser Pluspunkte gibt es noch einige Probleme, die aus technologischer Sicht gelöst werden müssen, bevor Agrarroboter auf breiter Front eingesetzt werden können. Doch bevor wir zu den Herausforderungen kommen, schauen wir uns erst einmal die verschiedenen Anwendungsbereiche an.

Wo werden Agrarroboter eingesetzt?

Die Roboter können folgende wichtige landwirtschaftliche Tätigkeiten übernehmen:

• Saatgutaussaat - Die traditionelle Methode der Aussaat durch Verstreuen von Samen kann suboptimal sein, wobei die Ernteerträge nachteilig beeinflusst werden. Stattdessen stellt die autonome Aussaat (unterstützt durch Geo-Mapping) sicher, dass die Samen an genau den richtigen Stellen und Tiefen abgelegt werden. Zur Messung des Füllstands von Flüssigkeiten und Feststoffen sowohl in großen Saatgutsilos als auch in kleinen Lagerbehältern können kapazitive Näherungssensoren hilfreich sein. Die CA30-Sensoren von Carlo Gavazzi sind für die präzise Erkennung von trockenem Getreide ausgelegt. Der Sensor liefert eine konstante und genaue Anzeige des Ertrags pro Flächeneinheit. Die Kenntnis dieser Erträge macht es einfach, die Anwendung von Düngemitteln und Herbiziden präzise anzupassen.
• Gartenbau - Landwirtschaftsroboter sind im Gartenbau wertvoll, für den Anbau und die Lieferung von Topfpflanzen. Zu den zahlreichen Lösungen hierfür gehört die des niederländischen Unternehmens WPS. Es bietet intelligente Pick-and-Place-Funktionen durch seinen intelligenten Roboterarm, der mit mehreren Sensoren ausgestattet ist.
• Bewässerung und Düngung - Präzise Bewässerungssysteme, die durch Automatisierung unterstützt werden, können die Wasserverschwendung erheblich reduzieren. Obwohl sich noch in der Forschungsphase, haben Landwirtschaftsroboter vielversprechende Ergebnisse beim Durchqueren von Pflanzenreihen und beim präzisen Versprühen von Dünger oder Wasser gezeigt.
• Ernte - Das Pflücken von Feldfrüchten ist ein sich wiederholender Prozess, der sich gut für Roboter eignet. Dies bedeutet, dass landwirtschaftliche Betriebe nicht mit den Schwierigkeiten der Rekrutierung von Saisonarbeitern umgehen müssen (die in vielen Ländern zunehmend schwer zu finden sind). Es muss jedoch beachtet werden, dass geerntete Produkte sorgfältig behandelt werden müssen, um Schäden zu vermeiden (andernfalls müssen erhöhte Verluste einkalkuliert werden). Ein Unternehmen, das sich auf die Erdbeerernte spezialisiert hat, ist Harvest CROO. Ihre Roboter sind darauf ausgelegt, den Reifegrad von Beeren zu scannen und zu bestimmen und sie dann zu pflücken, ohne ihnen Schaden zuzufügen. Um die Ernte noch einfacher zu machen, bietet Carlo Gavazzi eine vollständige Palette von Komponenten, von induktiven Näherungssensoren bis hin zu passiven magnetischen Aufnahmesensoren (PA2PK).

Unkrautbekämpfung

Die Bekämpfung von Unkraut gehört zu den größten Herausforderungen in der Landwirtschaft. Einerseits entwickeln viele Unkräuter Resistenzen gegen Herbizide, andererseits wünschen sich Verbraucher zunehmend Lebensmittel, die mit möglichst wenig Chemie produziert wurden. Hier kommen moderne Agrarroboter ins Spiel: Die Roboterplattform Ted, die speziell für den Weinbau entwickelt wurde, kann Kulturpflanzen von Unkraut unterscheiden und dieses anschließend mechanisch entfernen. Das System arbeitet präzise, ist einfach zu bedienen und ermöglicht es Weinbaubetrieben, den Einsatz von Herbiziden deutlich zu reduzieren oder sogar ganz darauf zu verzichten.

Überwachung der Pflanzengesundheit

Mithilfe von Drohnen, die mit Kamerasensoren und künstlicher Intelligenz ausgestattet sind, können Krankheiten und Stresssymptome bei Pflanzen frühzeitig erkannt werden. Dadurch erhalten Landwirte wertvolle Informationen, um schnell und gezielt Maßnahmen einzuleiten. Die Equinox-Drohnen sind ein Beispiel für diese Technologie. Sie liefern hochauflösende Echtzeitbilder, die eine frühzeitige Analyse des Pflanzenzustands ermöglichen. Darüber hinaus helfen die gewonnenen Daten dabei, Schäden besser zu bewerten und zukünftige Anbauentscheidungen zu optimieren.

Phänotypisierung

Die Phänotypisierung beschreibt die Erfassung und Analyse sichtbarer sowie messbarer Pflanzeneigenschaften, beispielsweise Wachstum, Ertrag, Widerstandsfähigkeit oder Anpassungsfähigkeit an Umweltbedingungen. Diese Informationen sind besonders wichtig für die Pflanzenzüchtung, da sie die Entwicklung robusterer und leistungsfähigerer Sorten unterstützen. Der Einsatz von Robotik in diesem Bereich ist noch vergleichsweise neu, gewinnt jedoch zunehmend an Bedeutung. Moderne Robotersysteme können über längere Zeiträume hinweg chemische und physiologische Eigenschaften von Pflanzen automatisch erfassen und auswerten. Das belgische Unternehmen WIWAM bietet hierfür spezielle Phänotypisierungsroboter an, die Pflanzen schonend und ohne Eingriffe mittels Bildanalyse untersuchen.

Welche Herausforderungen gibt es beim Einsatz von Landwirtschaftsrobotern?

Auch wenn die Nutzung von Agrarrobotern viele Vorteile bietet, gibt es auch einige Aspekte, die berücksichtigt werden müssen. So äußerten die Forscher der australischen Monash University Bedenken gegenüber den Einsatz von schweren Robotern in der Landwirtschaft, da diese zu einer Bodenverdichtung führen können. Sie befürchten auch, dass die Standardisierung der Produkte zu einer zunehmenden Abhängigkeit von gentechnisch veränderten Pflanzen führen könnte, die sich besser für die automatisierte Landwirtschaft eignen.

Da die Landwirtschaftsroboter bei Wind und Wetter verwendet werden, müssen die jeweiligen elektronischen Komponenten vor extremen Temperaturen und Feuchtigkeit geschützt sein, was sie teurer macht. Auch die für den Betrieb von Agrarrobotern erforderliche Automatisierungsinfrastruktur (z. B. drahtlose Verbindungen) kann für kleinere Betriebe unerschwinglich sein. Mit der Zeit wird der Kostenaspekt wahrscheinlich weniger problematisch sein, da die Preisgestaltung bei höheren Stückzahlen attraktiver wird.

Landwirtschaftsroboter sind auf dem Vormarsch und bieten nicht nur für die Landwirte und die von ihnen belieferten Verbraucher, sondern auch für die Umwelt, die Gesundheit und die Gesellschaft im Allgemeinen viele Vorteile.