Donnerstag, 10.08.2023

Forschung

Robotik auf der digitalen Weide

KI und Robotik für die Landwirtschaft

Künstliche Intelligenz und Robotik für kleine und durchschnittlich große Betriebe in der Landwirtschaft Schleswig-Holsteins – dafür gab Schleswig-Holsteins Landwirtschaftsminister Werner Schwarz heute in Dithmarschen den Startschuss und überreichte einen Förderbescheid in Höhe von knapp 500.000 € an das Projekt „Robotik auf der digitalen Weide“. Die Universität zu Lübeck arbeitet dabei mit ihrem Institut für Robotik und Kognitive Systeme unter der Leitung von Prof. Dr. rer. nat. Floris Ernst zusammen mit dem Johann Heinrich von Thünen-Institut Institut für Ökologischen Landbau, der Hofgemeinschaft Gut Rothenhausen GbR, dem Grünhof Riecken und dem Biohof Ellerneff.

Im Oktober startet das Projekt, das nach individuell anpassbaren technischen Lösungen für den ökologischen Landbau sucht. In der aktuellen Debatte um das Erreichen der Klima-, Umwelt- und Biodiversitätsziele der Bundesrepublik spielt die Versorgung der Verbraucher*innen mit regional produzierten Lebensmitteln eine zunehmende Rolle. Insbesondere der ökologische Landbau ist – vor allem für durchschnittliche und kleinere Betriebe – sehr personalintensiv und daher häufig nicht mit strukturierten und flächenstarken landwirtschaftlichen Betrieben konkurrenzfähig. Hier setzt das Projekt „Robotik auf der digitalen Weide“ an, indem es in einem Zusammenschluss von Forschenden und Klein- sowie durchschnittlich großen Betrieben nach individuell anpassbaren technischen Lösungen auf Basis von Künstlicher Intelligenz und Robotik sucht.

Technische Lösungen für personal- und zeitintensive Tätigkeiten

„Im Idealfall soll es künftig möglich sein, personal- und zeitintensive Tätigkeiten besser zu planen oder von Robotertechnik übernehmen zu lassen. Das Freischneiden von elektrischer Umzäunung, die Beseitigung oder Regulierung von Unkräutern wie Ampfer (Rumex obtusifolius) und Jakobskreuzkraut (Senecio jacobaea) wären beispielsweise Tätigkeiten, für die wir technische Lösungen suchen.“ erklärt Projektleiter Prof. Dr. Floris Ernst von der Universität zu Lübeck. Das Vorwissen für diese Lösungen stammt aus dem vom BMEL geförderten Vorläuferprojekt „KRIBL – Kleine Roboter für die intelligente biologische Landwirtschaft“, in dessen Rahmen Konzepte und erste Prototypen für den Einsatz kleiner Roboter in der biologischen Landwirtschaft entwickelt wurden. Diese sollen nun weiter ausgearbeitet und auf einer modularen Plattform eingesetzt werden, die technologisch entweder an elektrische, mobile Outdoor-Roboter(bspw. Clearpath Jackal) oder perspektivisch auch an landwirtschaftliche Standardgeräte gekoppelt werden können sollen. Spezialsensoren sollen mit Hilfe der Plattform modular genutzt und für verschiedene Anforderungen konfigurierbar gemacht werden. Somit wird es insbesondere auch Anwender*innen mit beschränkten finanziellen Mitteln ermöglicht, Hochtechnologie in der Landwirtschaft einzusetzen.

Der digitale Weidezwilling

Ganz praktisch sollen Roboter tagsüber autonom Daten erfassen. So werden Unkräuter mithilfe einer bildbasierten Erkennung mittels KI und einer Spezialsensorik zur Bestimmung von Chlorophyllfluoreszenz erkannt. Die Daten, die die Roboter erfassen, werden dann digital in Form einer interaktiven Karte zusammengefasst – einem „ digitalen Weidezwilling“, der den Landwirt*innen zur Analyse zur Verfügung gestellt wird. Auch die Erfassung stromführender Weidezäune soll hier erfolgen. Dazu soll eine Adaption eines aus der Medizintechnik bekannten Sensorkonzepts („elektromagnetisches Tracking“) genutzt werden, um eine hochgenaue Lokalisation eines Roboters anhand strom-führender Leitungen auch bei schlechter Witterung oder im Dunkeln zu ermöglichen. Mit Sekundärsensorik (thermale Bildgebung) werden Kleinsäuger und Bodenbrüter erkannt und vorausgespart. Kartierung und – in Zukunft – Schnitterfolg werden wiederum in die Darstellung des digitalen Weidezwillings eingepflegt.

Die Kooperationspartner

Das Projekt wird von der Universität zu Lübeck geleitet, die die nötigen Softwarepakete entwirft und entwickelt und für die Aufnahme von Daten und das Entwickeln von KI-Anwendungen zuständig ist. Auch die Steuerung und Handhabung des Roboters und die Durchführung von Roboter-Experimenten gehört zu den Aufgaben der Universität zu Lübeck. Das Thünen-Institut berät bei der Sammlung von Anforderungen und technischen Lösungen, hilft Daten zu sammeln und auszuwerten, analysiert landwirtschaftliche und ökologische Aspekte. Die landwirtschaftlichen Partner beraten bei möglichen Anwendungen und Anforderungen und stellen ihre Höfe für Experimente und die Sammlung von Daten bereit.

Kontakt bei Rückfragen:

Prof. Dr. Floris Ernst, Universität zu Lübeck, Institut für Robotik und Kognitive Systeme, Ratzeburger Allee 160, 23562 Lübeck, Tel: +49 451 3101 5208, Mail: floris.ernst@uni-luebeck.de