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Rollen bald Köpfe?

Roboter haben bereits in vielen Lebensbereichen Einzug in unser Leben gerhalten: Sie mähen Rasen, saugen den Boden und spielen Musik ab. Auch in der Landwirtschaft sind Roboter im Einsatz, etwa Melkroboter oder – im Ackerbau – in der sensorgesteuerten Düngung. Der Gemüsebau ist noch außen vor. Ein Spargel-Vollernter zum Beispiel hat sich nicht durchgesetzt. Anders könnte dies bei der Automatisierung der Salaternte ausgehen.

Salate sind für Roboter eine harte Nuss

Zum Beispiel von Eisbergsalat. Er wächst relativ flach auf dem Boden und ist druckempfindlich, was die Ernte für einen Roboter zu einer Herausforderung macht. „Im Moment ist die Ernte der einzige Teil des Lebenszyklus von Salat, der manuell durchgeführt wird und sehr aufwendig ist", erläutert Wissenschaftlerin Julia Cai den Hintergrund. Nun haben Wissenschaftler den sogenannten „Vegebot“ entwickelt. Dieser besteht aus zwei Hauptkomponenten, einem Visualisierungs- und einem Schneidesystem.

Erntereif oder nicht?

Die Overheadkamera am Vegebot nimmt ein Bild des Salatfeldes auf und identifiziert zunächst alle Salate im Bild. Im Anschluss klassifiziert der Roboter dann jeden Salat als „erntereif“ oder „nicht erntereif“. Ein Salat wird als „nicht erntereif“ eingestuft, wenn er noch nicht reif ist oder eine Krankheit hat, die sich möglicherweise auf die anderen geernteten Salate ausbreiten könnte.

Damit der Vegebot diese Entscheidungen treffen kann, entwickelten und trainierten die Forscher einen maschinellen Lernalgorithmus an Beispielbildern von Salaten. Nachdem der Roboter im Labor gesunde Salate erkennen konnte, wurde er bei verschiedenen Wetterbedingungen im Feld mit Hilfe Tausender echter Salatköpfe trainiert.

System auf andere Kulturen übertragbar

„Für einen Menschen dauert der gesamte Prozess ein paar Sekunden, für einen Roboter ist das Prozedere wirklich herausfordernd“, erklärt Wissenschaftlerin Josie Hughes. „Jedes Feld ist anders, jeder Salat ist anders“, ergänzt Simon Birrell und erklärt weiter: „Aber wenn wir einen Ernte-Roboter für Eisbergsalat zum Laufen bringen können, können wir das auch für viele andere Kulturen bewerkstelligen.“

Eine zweite Kamera am Vegebot befindet sich in der Nähe des Schneidmessers und sorgt für einen glatten Schnitt an der richtigen Stelle. Außerdem stellten die Forscher den Druck im Greifarm des Roboters so ein, dass er den Salat zwar fest genug hält, um ihn nicht fallen zu lassen, aber nicht so fest, dass er ihn zerdrückt.

Der Druck des Griffs kann übrigens für andere Kulturen modifiziert werden. „Wir wollten Ansätze entwickeln, die nicht unbedingt spezifisch für Eisbergsalat sind, sodass sie für andere Arten von übertägigen Kulturen genutzt werden können“, sagt Forschungsleiter Fumiya Iida.

Vegebot erntet mehrmals und sammelt Daten

In Zukunft könnten Roboter-Erntemaschinen helfen, das Problem des Arbeitskräftemangels in der Landwirtschaft zu lösen und Lebensmittelabfälle zu reduzieren. Im Moment wird jedes Feld einmal abgeerntet. Gemüse oder Obst, das zu diesem Zeitpunkt noch nicht reif ist, wird entsorgt. Ein Roboter-Harvester könnte darauf trainiert werden, nur reifes Gemüse zu pflücken. Unreifes Obst oder Gemüse könnte er in einem weiteren Durchgang zu einem späteren Zeitpunkt nachernten.

Doch der Vegebot kann mehr: „Wir sammeln auch zahlreiche Daten über Salat, die zur Effizienzsteigerung genutzt werden können, zum Beispiel welche Felder die höchsten Erträge bringen“, erklärt Hughes. So schnell wie ein menschlicher Erntehelfer ist der Vegebot zwar noch nicht, vom Potenzial ihrer Erfindung in der Agrotechnik sind die Forscher jedoch fest überzeugt.