KI-gesteuerte Erntehelfer: IAV treibt Farming 4.0 voran
Zum richtigen Zeitpunkt schnell und sicher die Ernte einholen, um die Arbeit eines ganzen Jahres zu sichern. Vor dieser Herausforderung stehen Landwirte in der Vorbereitung auf die Erntezeit und nicht immer sind rechtzeitig genügend Helfer für ihre Felder zu finden. Zwar können einige landwirtschaftliche Erzeugnisse großflächig maschinell geerntet werden, bei vielen Feldfrüchten kommt es aber auf Fingerspitzengefühl an. Denn nur für Produkte ohne Ernteschäden erzielen die Landwirte gute Preise. Um sie zu unterstützen, entwickelt IAV einen Roboterarm, der zielgerichtet und effizient unterstützt.
24/7: Roboterarm ist schnell, präzise – und smart
Jeder Arm fungiert als autonome Einheit und verfügt über Regelungstechnik, Schneidewerkzeug und eine eigene Kamera, um die Früchte zu erkennen und zu ernten. Im Betrieb nimmt der Ernteroboter den Stiel der Frucht ins Visier, greift und schneidet diesen dann anschließend in einem Zug ab. Das ermöglicht eine Ernte frei von Dellen und Druckstellen.
Um die Sicherheit für Menschen auf dem Feld zu garantieren, werden mehrere dieser Roboterarme nach innen gerichtet an den Längsseiten eines Fahrzeugs montiert. Ihren Strom erhalten sie vom Bordnetz des Fahrzeugs. Sie ernten die Früchte und legen sie anschließend auf ein Laufband in der Mitte.
„Neben der Präzision ist Geschwindigkeit der wichtigste Faktor bei unseren Roboterarmen“, sagt Dr. Jürgen Pannek, Senior Technical Consultant für Robotik bei IAV. „Denn für das Einholen der Ernte steht meist nur ein sehr kurzes Zeitfenster zur Verfügung.“
Perfekte Symbiose aus Bionik und Künstlicher Intelligenz
Damit der Ernteroboter die Früchte als solche erkennt, müssen diese zunächst im Detail fotografiert werden. Mit Hilfe dieser Bilder wird dem Roboter zunächst beigebracht, nicht nur die Frucht, sondern auch ihren Stiel und den Reifegrad zu erfassen. Mit Standardmethoden der Künstlicher Intelligenz (KI) erreicht man schon mit acht Bildern eine Trefferquote von 20 Prozent.
Unser Anspruch war es jedoch, auf über 95 Prozent zu kommen. Dafür braucht es dann mehrere hundert Aufnahmen unter Realbedingungen, d.h. auf dem Feld und bei Wind und Wetter.
— Senior Technical Consultant für Robotik
Der Praxis-Einsatz der KI bei der tatsächlichen Ernte ist weniger aufwendig und wird mit vergleichsweise einfacher Computer-Hardware umgesetzt. Zudem ist das Vorgehen unabhängig davon, ob es sich dabei um Erdbeeren, Gurken oder Paprika handelt.
Und auch hinsichtlich seines Designkonzepts ist der Ernteroboter ein Generalist im Leichtbau: Durch sein modulares Konzept für den Greifer und die Kinematik kann er mit wenigen Handgriffen auf verschiedene Früchte umgerüstet werden.
Bei der Entwicklung des Ernteroboters profitieren die IAV-Ingenieure von ihren Fachkenntnissen im Bereich autonomer Systeme, der Mechatronik und der Bedienbarkeit.
Zukunftsperspektive Vertical-Farming
Zukünftig soll der Roboterarm nicht nur auf dem Feld, sondern auch in luftiger Höhe zum Einsatz kommen. Beim Vertical-Farming, d.h. dem Anbau verschiedener Früchte auf mehreren Etagen, bringt ein Gleissystem die Ernteroboter auf die richtige Spur. Außerdem könnten die Arme künftig nicht nur bei der Ernte, sondern auch bei der Pflege der Nutzpflanzen unterstützen, indem sie Unkraut erkennen und entfernen, ausgeizen oder Schädlinge registrieren.
Ganz egal, ob vertikal oder horizontal: Unser Roboterarm ist flexibel einsetzbar und unterstützt den Landwirt durch seine Präzision und Schnelligkeit – auch in zeitkritischen Situationen.
— Senior Technical Consultant für Robotik
