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Projekt Next Fruit 4.0 von Agro Food Robotics:

"Als Obstbauer wird man bald mit nur einem Gerät pflücken und schneiden"

Obstbauern könnten in Zukunft das ganze Jahr über von einem einzigen Roboter unterstützt werden, der pflücken, stutzen und Unkraut jäten kann. Das Projekt Next Fruit 4.0 von Agro Food Robotics entwickelt Greifer und Baumscheren, die dank Bildanalyse automatisch die richtigen Früchte und Äste auswählen. Den Erzeugern von Äpfeln, Birnen, Beeren und anderem Obst fehlen manchmal buchstäblich die Hände. Während der Erntewochen ist das Problem am größten, aber auch für andere Aufgaben fehlt es an Arbeitskräften. "Der Bedarf an Automatisierung ist groß", sagt Jochen Hemming, Forscher bei Agro Food Robotics. "Leider sind Pflückroboter für den Obstanbau noch nicht ausgereift und außerdem sehr teuer."

Im Rahmen des Projekts Next Fruit 4.0 arbeiten Hemming und seine Kollegen mit Obstanbau- und Robotikunternehmen zusammen, um einen multifunktionalen Roboter zu entwickeln. Schließlich dauert die Ernte nur ein paar Wochen, während derselbe Wagen mit demselben Roboterarm öfter in der Obstplantage arbeiten könnte. Hemming: "Unser Gedanke ist, dass ein Roboter mehr können sollte, als nur zu pflücken. Denken Sie auch an das Jäten, Beschneiden und Auslichten der Blüten. Dann wird es für die Landwirte viel interessanter, einen Roboter zu kaufen."

Roboter mit verschiedenen Händen
Ein multifunktionaler Roboter besteht aus einem autonomen Fahrzeug mit einem Vorratsbehälter, einem Roboterarm, mehreren Handstücken, die Gärtner auf den Roboter setzen können, und einem Erkennungssystem, das Fotos macht und diese mit künstlicher Intelligenz analysiert. Während der Ernte fährt ein solcher Roboter herum, findet reife Früchte, entfernt sie vom Baum und legt sie in den Behälter. Das klingt einfach, ist es aber nicht. "Das Problem ist die große Vielfalt in der Natur", erklärt Hemming. "Kein Apfel und keine Birne ist gleich und ein Baum ist eine komplexe 3D-Struktur. Der Roboter muss damit umgehen können."


Foto WUR: Der multifunktionale Roboter aus dem Projekt Next Fruit 4.0

Pflückbewegung bei Birnen
Während die Entwicklung von Greifern für Äpfel weltweit weit fortgeschritten ist, steckt ein Greifer für Birnen noch in den Kinderschuhen. Aus diesem Grund konzentrieren sich die Forscher auf Birnengreifer. "Das Pflücken von Birnen erfordert eine andere Bewegung als das Pflücken von Äpfeln", erklärt Hemming. "Der Stiel muss nämlich an der Birne bleiben, sonst verrottet sie schneller. Für eine korrekte Pflückbewegung ist nicht nur die Position der Früchte, sondern auch die Ausrichtung wichtig." Er wird auch untersuchen, ob ein Kraftsensor im Greifer bei dieser Präzisionsarbeit helfen kann.

Letztes Jahr sammelten die Forscher Bildmaterial in der Obstplantage und entwickelten eine Software, um den Standort der Birnen am Baum zu bestimmen. Bei der Ernte in diesem Herbst wird der Greifer zum ersten Mal im Freien getestet.

Die Schere weiß, wo sie schneiden muss
Hemming arbeitet nicht nur mit Birnen-, sondern auch mit Johannisbeerbauern zusammen. Sie haben den größten Bedarf an einem Roboter, der im Winter automatisch Beerensträucher beschneidet. Daher entwickeln die Forscher zunächst einen Schneider für Beerensträucher und dann einen für Apfel- und Birnbäume, die eine komplexere Struktur von Ästen haben. "Die große Herausforderung beim Beschneiden ist, dass der Roboter einjähriges und zweijähriges Holz erkennen muss. Es gibt leichte Unterschiede in der Farbe und bei den Blütenknospen. Wir untersuchen, ob ein Kamerasystem das erkennt und ob man mithilfe eines Regelwerks bestimmen kann, welche Äste der Roboter beschneiden soll." Die ersten Versuche werden in Kürze beginnen.

Noch multifunktionaler
Fruit 4.0 dauert von 2020 bis 2024. Bis dahin hofft Hemming, dass die Birnenzange und die Baumschere für Beeren, Äpfel und Birnen ihre Arbeit effizient erledigen können. Inzwischen untersuchen Forscher und Unternehmen die Möglichkeiten von noch mehr Händen für den Roboter. "Sie könnten mit einem solchen Roboter auch sehr präzise sprühen, um Krankheiten lokal zu bekämpfen. Je mehr Funktionen man kombinieren kann, desto besser. Es wird erst dann wirklich rentabel, wenn man mehr als nur pflücken oder beschneiden kann", fasst Hemming zusammen.

Quelle: WUR


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