KI in der Landwirtschaft: Mit dem Roboter gegen Unkraut

Dieser Roboter setzt Laser gegen Unkraut ein. RSI

Ein mit Künstlicher Intelligenz ausgestatteter Roboter, der Unkraut mit Laser bekämpft, wird derzeit auf Aargauer Feldern getestet. Der Roboter, der als Alternative zu Herbiziden und zur manuellen Unkrautbekämpfung präsentiert wird, hat nach zwei Durchgängen rund 90% der unerwünschten Pflanzen beseitigt.

Unkraut mit einem Laserstrahl beseitigen: Das ist einer der neuen Ansätze, die geprüft werden, um den Einsatz von Herbiziden zu reduzieren und die Arbeit auf den Feldern zu erleichtern. In Künten im Kanton Aargau wurde kürzlich ein von einem Zürcher Start-up entwickelter Roboter in einer Karottenkultur getestet.

Nachdem er einen Schlüssel gedreht hat, drückt Mitgründer und Konstrukteur Aurel Neff den Startknopf. «Von diesem Moment an dauert es noch ein paar Minuten, bis der Roboter mit der Arbeit beginnt», erklärt er. Die blaue Maschine – die Farbe, die das Start-up Caterra für seine Produkte gewählt hat – ist etwa so gross wie ein Smart und wiegt über eine Tonne. Sie kann 24 Stunden lang autonom arbeiten.

Bis zu 90% des Unkrauts werden beseitigt

Für Simon Kohler, der seit zwanzig Jahren Bio-Landwirt ist, ist diese erste Erfahrung überzeugend. Auf seinen Feldern wird das Unkraut normalerweise von Hand gejätet. «Der Laser vernichtet nicht alle Unkräuter. Aber nach dem zweiten Durchgang waren fast 90% beseitigt», stellt er fest.

Das System erweist sich als besonders wirksam, wenn die unerwünschten Pflanzen noch jung sind. Sind diese hingegen bereits zu weit entwickelt, gelingt es dem Laser nicht mehr, ihre Wurzeln wirksam zu erreichen. Ausserdem sind bestimmte Arten für den Roboter nach wie vor schwer zu identifizieren.

Den Bericht von RSI anhören (auf Italienisch):

Ein Teil der Unkrautbekämpfung musste daher noch manuell durchgeführt werden. Trotz dieser Einschränkungen ist Simon Kohler der Ansicht, dass ihm die Technologie eine grosse Hilfe war, und geht davon aus, dass solche Maschinen in Zukunft eine immer wichtigere Rolle in landwirtschaftlichen Betrieben spielen werden.

Den Arbeitskräftemangel beheben

Zumal es laut dem Bio-Produzenten immer schwieriger wird, Personal für solche Arbeiten zu finden. «Es ist eine anstrengende Arbeit, die unter teilweise sehr schwierigen Bedingungen verrichtet wird, insbesondere unter sengender Sonne. Ausserdem müssen Wege gefunden werden, um die Produktionskosten zu senken. Deshalb testen wir neue Ansätze wie diesen Roboter, um innovativ zu bleiben», erklärt er.

Wenn alles reibungslos funktioniert, benötigt Simon Kohler nur etwa zwanzig Minuten pro Tag, um die Batterien der Maschine zu wechseln. Er ist jedoch der Meinung, dass bestimmte Aspekte noch verbessert werden könnten, wie beispielsweise die Leistung der Laser, die Motoren, mit denen sich der Roboter fortbewegt, oder auch seine Arbeitsgeschwindigkeit.

Trotz dieser Einschränkungen erwägt der Landwirt bereits eine mögliche Anschaffung. Das Standardmodell kostet rund 180’000 Franken, so der Mitbegründer des Start-ups. Mehrere der genannten Verbesserungen werden bereits geprüft.

Künstliche Intelligenz, die darauf trainiert ist, Kulturen zu erkennen

Der Roboter, der in Karottenfeldern getestet wurde, kann bereits für Zwiebeln, Spinat oder Randen eingesetzt werden. Die Anpassung an Kulturen wie Knoblauch, Lauch und Sellerie ist im Gange.

Um Kulturpflanzen von Unkraut zu unterscheiden, stützt sich die Maschine auf KI. «Wir machen mehrere Millionen Fotos von jeder Gemüsesorte in verschiedenen Wachstumsstadien», erklärt Manuel Stram, Ingenieur bei Caterra und verantwortlich für den Bereich Elektronik. Diese Bilder werden anschliessend sortiert, indexiert und zum Trainieren des Systems verwendet.

Sobald er auf dem Feld ist, fotografiert der Roboter den Boden und identifiziert die Pflanzen, die er zu erkennen gelernt hat. Alles, was nicht zur Kulturpflanze gehört, wird daraufhin vom Laser anvisiert. Die Maschine fährt anschliessend einige Zentimeter weiter, nimmt ein neues Bild auf und wiederholt den Vorgang entlang der gesamten Reihe. Am Ende angekommen, wendet sie und setzt ihre Arbeit an der nächsten Reihe fort.

Bis zu fünf Roboter auf einem Feld

Der Roboter kann rund um die Uhr arbeiten, doch die Fläche, die er bearbeiten kann, hängt unter anderem von der Unkrautdichte und dem verwendeten Modell ab. Die neueste Version kann pro Tag etwa einen halben Hektaren abdecken. Da ein vollständiger Unkrautbekämpfungszyklus in der Regel vier bis fünf Tage dauert, liegt die ideale Grösse einer Parzelle zwischen drei und vier Hektaren, was der Grösse von fünf Fussballplätzen entspricht.

Es können auch mehrere Maschinen gleichzeitig auf ein und demselben Feld arbeiten. Derzeit lassen sich bis zu fünf Roboter parallel einsetzen. Eine Konfiguration, die in der Schweiz noch wenig verbreitet ist, sich aber besonders für Grossbetriebe in Frankreich, Deutschland, Italien oder den Niederlanden eignen könnte, wo Caterra seine Geräte ebenfalls testet.

Für das Zürcher Start-up ist das Entwicklungspotenzial gross, zumal es nach eigenen Angaben derzeit keine andere Lösung gibt, die genau auf demselben Prinzip der Unkrautbekämpfung mittels Laser basiert.