Prof. Arno Ruckelshausen

Ohne Sensoren keine Ernte! Aber Roboter werden Landwirt nicht ablösen

Werden bald Roboter die Arbeit auf dem Acker übernehmen? Ersetzen intelligente Maschinen Traktor, Mähdrescher & Co? Und welche Rolle spielen smarte Reifensensoren für die Landwirtschaft von morgen?

In der Landtechnikbranche ist der Trend Richtung Elektronik, Informatik und Sensorik klar zu erkennen. Saat-, Ernte- oder Fütterungsmaschinen werden digital aufgerüstet. Sie sind vernetzt und agieren mehr und mehr automatisiert. „Im Prinzip nimmt die Agrartechnologie eine Vorreiterrolle für andere Produktionsindustrien ein“, sagt der Feldrobotik-Forscher Prof. Arno Ruckelshausen von der Hochschule Osnabrück im Interview mit dem Technologiehersteller Continental.

Ein Informatikstudium muss aber auch in Zukunft kein Landwirt vorweisen, beruhigt der Fachmann. Ebenso wenig wie ein Smartphone-Nutzer Algorithmik-Experte sein muss, um WhatsApp-Nachrichten zu verschicken. Es gehe um anwenderfreundliche Systeme, die viele Vorteile in der Landwirtschaft schaffen.

Über den Status Landwirtschaft 4.0 ist man laut Ruckelshausen inzwischen schon hinweg. Die Herausforderung sei, komplexe Arbeitsprozesse durch digitale Transformationsprozesse ökonomischer und ökologischer zu gestalten. „Mobile Arbeitsprozesse auf dem Acker, die unter einer Vielzahl variabler Störgrößen ablaufen: Es regnet, stürmt oder schneit, der Boden ist uneben, schlammig oder staubtrocken. Das sind enorme Herausforderungen an die Robustheit der eingesetzten Technologien.“

Im erweiterten Umfeld von Osnabrück, dem „Silicon-Valley der Landtechnik“, sei derzeit eine regelrechte Aufbruchsstimmung zu spüren an der Basis. Junge Unternehmer und Forscher würden ein enormes Maß an Kreativität und Dynamik einbringen. Informatiker und Experten für Künstliche Intelligenz entdeckten die Landwirtschaft als spannendes Feld für künftige Entwicklungsaufgaben.

Sensorik ist heute überall

Prof. Dr. Arno Ruckelshausen

Prof. Dr. Arno Ruckelshausen ist einer der renommiertesten Experten für Robotik in der Landwirtschaft. Der promovierte Physiker entwickelt an der Hochschule Osnabrück insbesondere (bildgebende) Sensorik und autonom fahrende und arbeitende Feldroboter für die Agrarwirtschaft der Zukunft – z.B. den Feldroboter BoniRob. (Bildquelle: privat)

Sensorik kommt laut dem Physiker heute überall da zum Einsatz, wo Maschinen intelligenter oder effizienter gemacht werden für den Einsatz in einer mehr und mehr auf Nachhaltigkeit ausgerichteten Landwirtschaft. „Es geht darum, mit Hilfe verschiedener Sensorsysteme ein differenziertes Wissen über alle wesentlichen Aspekte des Ackers zu erhalten. Künftig kann es heißen: Ohne Sensoren keine Ernte.“

Das Feld werde nicht mehr als eine Einheit betrachtet und behandelt. Bildgebende optische Sensorsysteme – wie Laserscanner, Stereokameras und Hyperspektralsysteme – oder Radarsensoren produzieren wichtige Rohdaten, die hinsichtlich der Bodenbeschaffenheit oder Pflanzeneigenschaften interpretiert werden. So lasse sich ein Acker bis auf die Qualität der einzelnen Pflanze herunterbrechen, dies sei bereits Gegenstand von Forschungsarbeiten, erklärt Ruckelshausen weiter.

Die Sensordaten würden zusammengeführt mit weiteren Daten, etwa Boden- oder Wetterdaten. Für den Datenzugang zu den vielfältigen Datenquellen gebe es bereits Lösungen in der Praxis, zum Beispiel die universelle, herstellerübergreifende Datenaustauschplattform „agrirouter“ für Landwirte. Die Interpretation der fusionierten Daten und daraus abzuleitende Handlungsanweisungen seien die großen Herausforderungen.

„Z.B. wenn auf einer bestimmten Teilfläche des Ackers der Ertrag geringer ist, stellt sich die Frage, ob mehr oder weniger Dünger auf diese Teilfläche für eine potenzielle Ertragssteigerung ausgebracht werden soll. Für eine nachhaltige Handlungsanweisung sind vielfältiges Wissen über Pflanzen und Boden und die Interpretation aktueller Sensordaten erforderlich“, so der Forscher.

Ersetzen Roboter den Ackerbauern?

Der Landwirt wird seiner Meinung nach dabei nicht überflüssig. „Es ist ja auch nicht so, dass man durch den Einsatz einer Waschmaschine stundenlang zu Hause vor der Waschmaschine sitzt und zuschaut. Ein Landwirt hat genügend wichtige Aufgaben, wenn auf dem Feld autonome Maschinen arbeiten. Ein hoher Automatisierungsgrad verhilft zu einer nachhaltigeren Landwirtschaft“, sagt Ruckelshausen.

Die Prozesse und Verfahren im Pflanzenbau und der Tierhaltung würden – unter Einbindung des Wissens und der Erfahrungen der Landwirte – Potenziale für ökologische und ökonomische Verbesserungen. Ein Beispiel sei die Entwicklung eines Sensors zur Messung des Feuchtigkeitsgehaltes von gehäckseltem Mais. Bei 60 bis 80 % Feuchte hat die automatische Ermittlung dieses Wertes eine hohe wirtschaftliche Relevanz. „Technik allein löst keine Probleme, sie ist zu deren Lösung jedoch häufig ein fantastisches Hilfsmittel.“

Feldroboter BoniRob braucht keinen Traktor

BoniRob

Der autonom arbeitende Feldroboter BoniRob wurde von der Hochschule Osnabrück maßgeblich mitentwickelt. (Bildquelle: Deter)

Der BoniRob steht für eine Arbeitsvariante der Zukunft. Die Hochschule Osnabrück hat ihn gemeinsam mit Bosch und Amazone entwickelt. Der BoniRob ist eine flexible Trägerplattform, die autonom ohne Fahrer agiert. Sie ist sehr flexibel konzipiert, mittig lassen sich verschiedene Applikationen für unterschiedliche Funktionen integrieren, erklärt der Professor gegenüber Continental weiter.

Für die Züchtung gibt es ein Modul, das Pflanzeneigenschaften untersucht. Ein anderes Modul misst die Bodenbeschaffenheit. Wieder eine andere Applikation kann dank bildgebender Sensorik Unkraut von Nutzpflanzen unterscheiden und mechanisch bekämpfen. „Das ist wie beim Traktor: Ohne Applikation – und damit meine ich intelligente Hardwaremodule – hat der BoniRob erst einmal keine Funktion. Je nach Ergänzung aber ist es für vielerlei Einsätze geeignet. So muss der Landwirt nicht für jede Aufgabe ein eigenes Fahrzeug kaufen“, so Ruckelshausen.