Mobiler autonomer Feldroboter

In der Saison 2019 stehen zahlreiche Praxistests mit dem ETAROB an.                                                                                      Bildquelle: FH Aachen / Enno Dülberg

Das MASKOR (Mobile Autonome Systeme und Kognitive Robotik) Institut der FH-Aachen entwickelt derzeit einen autonomen Landwirtschaftsroboter.
ETAROB ist ein autonomer Feldroboter, der für die Bonitur und eine wirtschaftliche Unkrautregulierung in verschiedenen Gemüsekulturen entwickelt wurde.

Er soll eine Innovation zur Automatisierung von monotonen und körperlich anstrengenden Feldarbeiten sein.

Auf der diesjährigen Hannover Messe wurde die Erfindung mit dem Robotics Award 2019 (3. Platz) ausgezeichnet.

Wie funktioniert der Roboter?

ETAROB ist fahrerlos und damit autonom auf den Feldern unterwegs, lockert Böden auf und beseitigt Unkraut.

Während seiner Fahrt über die Felder erkennt er die Pflanzen – er erfasst Struktur, Farbe und Schatten der Blätter und vergleicht die Befunde mit intern abgespeicherten Vergleichsdaten.

Das System des Roboters ist zudem so ausgelegt, dass er die Pflanzenerkennung optimieren kann. Dies gelang dem Team hinter ETAROB, indem sie die Veränderbarkeit der Pflanze mit Hilfe von Fotos digital erfasst haben.

„Der Roboter ist so wie ein Mensch in der Lage, Pflanzen zu erkennen und aus gesammelter Erfahrung zu lernen“, erklärt Josef Franko, Mitbegründer des Projekts und wissenschaftlicher Mitarbeiter am MASKOR Institut.

Der ETAROB in der vierten Generation soll demnächst vorgestellt werden. Bildquelle: FH Aachen

Der Antriebsstrang von ETAROB ist akkubetrieben und somit potenziell umweltfreundlich.

Zudem müssten dank des Roboters keine Chemikalien zur Unkrautbekämpfung genutzt werden: Gemeinsam mit der Firma Zasso wird dazu ein Spezialwerkzeug an der FH Aachen entwickelt.

Dieses unterbindet das Wachstum von Unkräutern per Stromschlag für ca. 3 Wochen, wodurch die Wirksamkeit des Verfahrens deutlich größer ist als beim konventionellen Hacken, welches Unkraut entwurzelt.

In Echtzeit, während der Fahrt, wird die Position jeder einzelnen Pflanze relativ zum Werkzeug bestimmt, wodurch eine effiziente Unkrautregulierung gewährleistet wird.

Methoden aus dem Bereich des maschinellen Lernens optimieren die Pflanzenerkennung und die Intelligenz der Feldrobotersoftware ETAS.

Die Kompatibilität des Sensormoduls zu verschiedenen Anbauwerkzeugen ermöglicht zudem die Adaption auf beliebige Arbeitsprozesse, wie Unkrautbekämpfung, Düngen oder Ernten.

Eigene Software entwickelt

Neben dem mobilen Feldroboter entwickelte das Team – zusammen mit dem Unternehmen RIWO Agrarsoftware – die Feldrobotersoftware ETAS. Mit ihr kann der autonome Betrieb gesteuert werden.

Eine Schnittstelle zur digitalen Ackerschlagkartei im Betrieb ermöglicht die Integration. Es kann beispielsweise die landwirtschaftliche Prozess- und Ressourcenmanagement Software RIWO genutzt werden.

Ein intuitives Webinterface ermöglicht den Zugang zu den Prozessdaten. In ETAS-online können mit einem Karten Plugin Ackerflächen definiert und die Arbeitsaufträge der verfügbaren Feldroboter verwaltet werden.

Wie geht es weiter?

Das Team um ETAROB entwickelte den Feldroboter innerhalb von einem Jahr, betreut durch Prof. Dr. Stephan Kallweit. „Das Projekt ist aus der intrinsischen Motivation von Studierenden entstanden“, berichtet Franko.

Mittelfristig wird ETAROB weiterentwickelt, um neben der Unkrautregulierung auch bei der Bodenbearbeitung, Aussaat, Kultivierung (Düngung, Bewässerung), Ernte und Logistik zu unterstützen.

Im April 2019 hat die Forschungsgruppe um Josef Franko, Enno Dülberg und Heiko Engemann (wissenschaftliche Mitarbeiter des FB8), zudem mit der Ausgründung eines Feldrobotik Start-Ups im Rahmen des Förderprogramms „EFRE“ vom Land NRW begonnen.

„Am 4. Juni stellen wir die vierte Generation des ETAROB auf dem Zasso Feldtag in Aachen vor. Mit dieser Entwicklung soll Technologietransfer von der Hochschule in die landwirtschaftliche Praxis gelingen“, sagt Josef Franko.

Die Idee des Feldroboters ist auch auf den Weinanbau übertragbar. Zusammen mit der Zasso GmbH wird bereits ein kleinerer Roboter entwickelt, der im Weinberg Unkraut beseitigt.

Vorstellbar ist auch, dass der Feldroboter in Zukunft zusätzlich selektiv ernten kann

http://www.robotics.fh-aachen.de/projects/ETAROB/