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Robotik

Digitale Gärtner: Mit dem Laser gegen Unkraut

Jäten von Hand könnte bald der Vergangenheit angehören. Julio Pastrana und Tim Wigbels vom Institut für Geodäsie und Geoinformation der Universität Bonn entwickeln einen autonomen Roboter, der mit Hilfe eines Lasers Unkraut bekämpfen soll. Ist das die Zukunft des biologischen Landbaus? // Von Sanida Hodzic und Elif-Nilüfer Sen

13.08.2017//Zwei Forscher aus der Universität Bonn haben sich ein Ziel gesetzt: Unkraut bekämpfen ohne der Umwelt zu schaden. Mit dieser Idee gewannen sie sogar bei der Bonner Ideenbörse der Industrie- und Handelskammer einen Preis für die beste Start-Up Idee. Um diese Idee in ein Produkt umzuwandeln, haben sie ein Exist-Gründerstipendium beantragt. Exist ist ein Förderprogramm des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie, welches Existenzgründungen aus der Wissenschaft in Deutschland unterstützt. Doch wird das Produkt wirklich Anwendung in der Landwirtschaft finden?

Digitale Gärtner // Video: Sanida Hodzic und Elif-Nilüfer Sen

Interview mit Dr. Julio Pastrana und Tim Wigbels

Woher kam die Idee zu solch einem Roboter?

Tim Wigbels: Julio hat im Jahr 2006 an der Universität Hannover zu diesem Thema eine Promotion geschrieben. Vor ungefähr einem Jahr haben wir uns Gedanken gemacht, dass es auch langsam Zeit ist, diese Idee in ein Produkt umzuwandeln. Dementsprechend haben wir ein Exist-Stipendium beantragt und ab Februar dieses Jahres sind wir dabei, den eigentlichen Prototypen zu entwickeln.

Wie lange wird es dauern bis der Prototyp erscheinen wird?

Wigbels: Der "Proof of Concept-Prototyp" wird voraussichtlich in den nächsten Monaten fertig werden, sodass wir dann mit diesem auf Investorensuche gehen können, um ein Team zusammenzustellen und den eigentlichen Produkt-Prototypen zu entwickeln. Unsere Planung ist, dass wir in eineinhalb bis zwei Jahren den Prototypen fertigstellen können und dann nochmal ein Jahr brauchen, um ihn zu testen. Sodass in zweieinhalb bis drei Jahren die erste Maschine auf dem Feld fahren kann.

Julio Pastrana: Es ist nur eine finanzielle Sache. Je größer unser Team ist, desto schneller können wir arbeiten.

Kann der Roboter komplett autonom arbeiten?

Wigbels: Wir planen zum einen das System als Zugmaschine für übliche Traktoren. Zum anderen auch als Roboter. Wenn es ein Roboter wird, soll dieser auch voll automatisch oder autonom fahren, damit man den Vorteil nutzen kann, dass er 24/7 auf dem Feld fahren kann. Dann brauchen wir auch nicht die großen Geschwindigkeiten, die man sonst für normale Systeme bräuchte.

Wie soll der Roboter betrieben werden?

Wigbels: Höchstwahrscheinlich würde er dann mit Akku laufen, weil die Leistung, die wir benötigen, doch ein wenig mehr ist, als das, was man über Solarenergie bekommen könnte. Wenn man vom Laser hört oder spricht, erwartet man eine sehr hohe Energie, aber die ist gar nicht notwendig.

Julio Pastrana und Tim Wigbels

Die Wissenschaftler haben ihr eigenes Start-Up-Unternehmen "Escarda Technologies" gegründet. // Von Elif-Nilüfer Sen

Wie erkennt die Kamera den Unterschied zwischen Wildkraut und anderen Pflanzen?

Wigbels: Wir benutzen modernste Bildverarbeitungsalgorithmen, wobei wir sowohl die Algorithmen nutzen, die Julio in seiner Doktorarbeit bereits entwickelt hat, als auch Neuere: Unter anderem eine Software der Universität Bonn, von der wir auch die Bildverarbeitungsmethoden verwenden dürfen. Ein weiterer Vorteil ist, dass wir auch Nutz- beziehungsweise Unkrautpflanzen erkennen können, welche zum Beispiel unter Artenschutz stehen. Die wir dann auch auslassen können, wenn wir auf unser Unkraut schießen. So können wir nochmal einen Beitrag zum Umweltschutz leisten.

Welche Kosten würden auf einen/einer Landwirt/in zu kommen? Wäre es eine günstigere Variante als die Jetzige, die genutzt wird?

Wigbels: Das müssen wir natürlich erst einmal entwickeln und herausfinden. Nach unserem jetzigen Stand wird der Prototyp im Vergleich zu chemischen Methoden deutlich teurer sein, aber im Vergleich zu üblichen ökologischen Methoden etwas günstiger. Wir planen natürlich auch in der ersten, zweiten und dritten Iteration, dass wir die Kosten senken können. Im Moment ist es so, dass wir deutlich mehr für den Prototyp ausgeben, als wenn wir in Serie produzieren würden. Wir wollen dann irgendwann an Kosten einer handelsüblichen Feldspritze herankommen.

Ist der autonome Roboter schneller und effektiver als ein Landwirt/in?

Wigbels: Definitiv. Wenn man das wirklich per Hand macht, hat man sehr hohe Fehlerquellen. Die Genauigkeit unserer Software beziehungsweise der Software der Universität Bonn für Zuckerrüben liegt bei 96 bis 98 Prozent. Dazu kommt, dass unser System sehr akkurat, wirklich nur am Stamm der Unkrautpflanze ansetzt und die Umgebung in Ruhe lässt.

Könnte sich der Laserstrahl negativ auf andere Umweltaspekte, beispielsweise auf den Ackerboden, auswirken?

Wigbels: Umweltschutz ist eigentlich der Hauptgrund, warum wir das Ganze machen und uns ist sehr wichtig, dass die Tierwelt und auch die Pflanzen oder das biologische System erhalten bleibt. Natürlich muss da noch einiges geforscht werden, ob in direkter Umgebung des Laserstrahls irgendetwas passiert. Was wir jetzt schon sagen können ist, dass der Laserstrahl wirklich millimetergenau die Unkrautpflanze wegschießt und alles andere, also die 95 Prozent des Feldes, welches wir nicht bearbeiten, nicht beeinflusst wird. Im Gegensatz zu flächendeckenden Methoden. Die Alternativen sind Gift, Elektroschock oder dergleichen. Im Gegensatz dazu haben wir natürlich den großen Vorteil, dass wir nur punktuell an der Pflanze ansetzen.

Wie soll der Laser beim Fahren über den unebenen Boden genau das Unkraut treffen?

Wigbels: Wir müssen das Produkt noch weiterentwickeln, damit wir es in der Bewegung mit bestimmten Automatisierungsmethoden und Kontrollmechanismen stabil genug hinkriegen, um auch wirklich genau die Pflanze zu treffen. Das ist sozusagen ein Unterprojekt.

Von Sanida Hodzic und Elif-Nilüfer Sen, Technikjournalismus/PR, 4. Semester

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