Wie der Roboter Bonirob clever Unkraut entfernt – ohne Pestizide und automatisiert

Die Landwirtschaft befindet sich im Wandel: Während ein Hektar Anbaufläche im Jahr 1950 noch ungefähr 2.500 Kilogramm Weizen abwarf, machen technische Innovationen heutzutage mehr als das Dreifache auf gleicher Fläche verfügbar. Und das ist auch dringend nötig – die Weltbevölkerung wächst rasant und braucht mehr Lebensmittel. Der Bonirob von Bosch zeigt, was schon heute in diesem Bereich möglich ist.

Herausforderung Bevölkerungswachstum

Für den Jahreswechsel 2015/16 verzeichnete die UNO eine Gesamtweltbevölkerung von 7,39 Milliarden Menschen. Die Vereinten Nationen gehen für die Jahre von 2015-2020 von einem jährlichen Wachstum von etwa 78 Millionen Menschen aus. Diese Entwicklung führt zu einer Ressourcenknappheit, die gerade die Landwirtschaft betrifft: Sie verbraucht satte 70 % des weltweiten Süßwasserbestands.

Die landwirtschaftlichen Erträge müssen rechnerisch in jedem Jahr um 3 Prozent zunehmen, um dieses enorme Bevölkerungswachstum zu kompensieren. Worauf kommt es an, um dieses Ziel zu erreichen?

  • Innovative Agrartechnik
  • Optimierter Pflanzenschutz
  • Effizientere Pflanzenzucht

Ein Pionier bei der Bewältigung dieser Herausforderungen ist der Bonirob von Bosch. Durch ihn können Analyseverfahren auf dem Feld beschleunigt und automatisiert werden. Mit der Größe eines Kleinwagens, video- und lidarbasierter Positionsbestimmung sowie Satellitennavigation bietet er die umweltschonende Kultivierung von Ackerflächen – vollautomatisiert.

Umfeldsensorik und Bilderverarbeitung geschickt in der Pflanzenzucht einsetzen

Das Labor bietet dem Pflanzenzüchter heutzutage zahlreiche Möglichkeiten der Analyse des Erbguts neuer Sorten. Doch erst der eigentliche Wachstumsprozess auf dem Feld zeigt, wie gut die Pflanzen tatsächlich wachsen. Es kann viel prognostiziert, analysiert und vorbereitet werden, doch erst der „Praxiseinsatz“ zeigt das tatsächliche Potenzial neuer Pflanzen.

Dies macht akribische Untersuchungen in Handarbeit nötig. Pflanzenforscher untersuchen tausende Gewächse im Hinblick auf Aspekte wie:

  • Blattfarbe- und größe
  • Wuchsform
  • Fruchtform- und größe
  • Chlorophyll-Gehalt
  • Insektenbefall

Dieser Prozess, die sogenannte Bonitur, ist enorm zeit- und ressourcenaufwendig. An dieser Stelle setzt der Bonirob ein: Durch automatisierte Bilderkennung spart die selbstständige Analyse des Roboters viel Mühe und Zeit.

Auch ein Roboter muss zunächst lernen

Die Flora unserer Breitengrade ist ausgesprochen vielfältig, was dieser automatischen Bilderkennung eine große Rolle zuteilt. In frühen Stadien sind manche Pflanzen kaum voneinander zu unterscheiden. Hier ist die technische Präzision des Bonirob entscheidend. Der Schlüssel zu einem „gut ausgebildeten“ Roboter ist das maschinelle Lernen.

Die Forscher lassen den Bonirob Daten sammeln und markieren im Anschluss die entsprechenden Unkräuter. So lernt das System zusehends, gern gesehene von unerwünschten Pflanzen zu differenzieren. Als Anhaltspunkte dienen ihm dabei Aspekte wie Blattform, - farbe und – größe.

Technisch gesehen hat der Bonirob einiges zu bieten: Batterien und ein Kraftstoff-Generator betreiben den praktischen Mehrzweck-Roboter. Rekonfigurierbare Gelenke mit adaptiver Spurweite bieten Flexibilität im Einsatz. Dank Lidar-Technologie bewegt sich das Gerät auf den Zentimeter genau übers Feld.

Der Bonirob und seine Historie

Der hochmoderne Agrarroboter hat seinen Ursprung im Start-up Unternehmen Deepfield Robotics, das 2014 aus einer Arbeitsgruppe der Firma Bosch entstand. Ein öffentliches Verbundprojekt des Bundeslandwirtschaftsministeriums hat ihn gefördert.

Unternehmensübergreifend haben Experten der Hochschule Osnabrück, des Landmaschinenherstellers Amazone und natürlich von Bosch zusammen gearbeitet, um dieses spannende Projekt zu ermöglichen. Der Bonirob hat schon jetzt mehrere Preise erhalten, darunter der begehrte Deutsche Innovationspreis Gartenbau, ausgehändigt von Bundeslandwirtschaftsminister Christian Schmidt.

Autor des Artikels

Amos Albert, Robert Bosch Hausgeräte GmbH