KI Feldroboter in der Landwirtschaft

Roboter in der Landwirtschaft – wie KI Feldroboter die Lebensmittelversorgung optimieren können

Hintergrund: Herausforderungen der Landwirtschaft

Seit Jahrzehnten befindet sich die Landwirtschaft in einem Dilemma. Einerseits muss die Effizienz in der Lebensmittelproduktion wegen der stetig wachsenden Weltbevölkerung gesteigert werden, gleichzeitig werden umweltfreundliche Verfahren mit weniger Pestiziden und Düngemittel gefordert. Doch die zusatzarme Bioproduktion ist in der Regel arbeits- und damit kostenintensiver.

In der konventionellen Landwirtschaft werden hohe Mengen an Pestiziden eingesetzt, welche in Verbindung zu dem beobachteten Insektensterben gebracht werden, was wiederum das Ökosystem aus dem Gleichgewicht bringen kann.1 Zudem führt der massive Einsatz von Düngemitteln dazu, dass die Nährstoffe in umliegende Steh- und Fließgewässer gelangen, wobei es zur Eutrophierung (massives Wachstum von Algen und Bakterien) kommt, welches zu sauerstofffreien Zonen führt (sogenannte „dead zones“), welche den Lebensraum und Wassernutzung massiv einschränken.1 Effizientere und zielgerichtete Methoden zur Bekämpfung von ungewollten Beikräutern und Düngung von Nutzpflanzen in der Landwirtschaft ist somit dringend notwendig.

Einen Lösungsweg bieten hier spezialisierte Feldroboter, verknüpft mit einem innovativen KI-System. So können Dünger und Pestizide je nach Bedarf in gezielten Mengen zugeführt werden. Die BE Unternehmensgruppe hat in diesem Bereich bereits eine Firma für automatisierte KI Feldroboter im Vertical Farming gegründet und nach erfolgreicher Skalierung und Platzierung am Markt wieder verkauft. Nun wenden wir uns dem offenen Feld zu, dort wo 99% aller Lebensmittel erzeugt werden.

Innovation: Roboter in der Landwirtschaft

Seit einigen Jahren arbeiten mehrere Firmen an verschiedenen großen und kleinen Feldrobotern für die kommerzielle und biologische Landwirtschaft. Die von Menschen gefahrenen Traktoren und Gerätschaften sollen durch automatisierte Roboter ersetzt werden, womit Zeit und Geld gespart, sowie Präzision und Effizienz gesteigert werden sollen. Nun sind bereits einige von ihnen auf dem Markt verfügbar. Es handelt sich hier um meist größere Geräte die eggen, säen und/oder hacken können. Die meisten Roboter pflügen den Boden und lockern diesen regelmäßig auf und bringen die Saat in den Boden. Durch Kamerasysteme, die auf künstlicher Intelligenz (KI) im Bereich Bilderkennung basieren, können zudem verschiedene und höchst präzise Aktionen ausgeführt werden. Das KI-Kamerasystem erkennt z.B. die gewünschte Nutzpflanze in all ihren Wachstumsphasen und entfernt drum herum das Unkraut mechanisch durch Hacken, oder chemisch durch präzises Ausbringen von Pesti- oder Herbiziden. So können große Mengen letztlich giftiger Substanzen eingespart werden.

Die meisten der Feldroboter werden elektrisch betrieben, wobei viele ein Photovoltaikpaneel tragen. Bei ausreichender Sonneneinstrahlung kann der Roboter so den ganzen Tag und die ganze Nacht bis zum nächsten Morgen durcharbeiten.

Potential: Die Zukunft der Landwirtschaft

Durch den Einsatz von Feldrobotern lässt sich die Bewirtschaftung im Ackerbau deutlich ressourceneffizienter realisieren. Doch große, schwere Roboter sind ähnlich wie konventionelle landwirtschaftliche Maschinen so schwer, dass sie zur Bodenverdichtung beitragen – und das ständig, da sie deutlich häufiger die Felder befahren als Traktoren zur Aussaat, Düngung und Ernte. Zudem sind große Roboter kostspielig und dadurch vor allem für kleinere Betriebe außer finanzieller Reichweite. Besonderes Potential sieht BE Solutions daher stattdessen in der Nutzung vieler kleiner Roboter. Mehrere leichte Feldroboter können dieselbe Fläche abdecken wie ein großer, ohne dessen Nachteile. Zudem lassen sich kleine Robotereinheiten flexibel skalieren („numbering up“) und somit besser auf die Größe und Bedürfnisse jedes Kunden anpassen.

Auch in der Sensorik birgt die Robotik noch viel Potential. So können diese beim Durchfahren der Felder den Feuchtigkeitsgrad der Erde bestimmen und so auch Wassernutzung effizienter gestalten. Fressfeinde der Pflanzen können gezielt erkannt und bekämpft werden und auch das optische Erkennen der Wachstumsphasen könnte zur Bestimmung der optimalen Erntezeit genutzt werden. Hier gilt: Je länger die Roboter arbeiten und Daten sammeln, umso effizienter und genauer werden die aus den Daten gewonnenen Ergebnisse – und umso nachhaltiger können Landwirte handeln.

Auf diese Weise können Feldroboter die Landnutzung nachhaltig und ressourcenschonend gestalten und so nicht nur Ertragseinbußen vermeiden, sondern vielmehr Erträge durch präzise und individuelle Pflanzenpflege steigern.

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Quellen:

1 https://www.tagesspiegel.de/wissen/bio-ist-nicht-immer-besser-oeko-landwirtschaft-bringt-dem-klima-wenig/25143376.html

https://www.bund.net/themen/landwirtschaft/folgen-fuer-die-umwelt/

https://www.wwf.de/themen-projekte/fluesse-seen/wasserverbrauch/wasser-verschwendung