Roboter beschneidet Obstbäume wie ein Profi: Künstliche Intelligenz rettet Streuobstwiesen

Streuobstwiesen, auf denen verstreut Bäume stehen, sind wichtige Biotope, wirtschaftlich gesehen aber eine Katastrophe. Professionelles Ernten lohnt sich nicht. Entsprechend wenig wird in die Pflege investiert, vor allem in den Schnitt. Die Folge: Die Bäume sterben ab.

Das lässt David Reiser vom Institut für Agrartechnik der Universität Hohenheim in Stuttgart keine Ruhe. Deshalb machte er sich daran, einen Roboter zu entwickeln, der Obstbäume fachmännisch beschneidet, sodass der Ertrag optimiert und die Gesundheit gefördert wird. Ein Roboter, so seine Überlegung, erledigt die Arbeit ebenso gut wie ein Fachmann, kostet aber auf Dauer weit weniger.

Sensoren und eine Säge am Roboterarm

Reiser entwickelt den völlig autonom arbeitenden Roboter zusammen mit dem Doktoranden Jonas Straub und der wissenschaftlichen Hilfskraft Jonas Boysen. Das Land Baden-Württemberg fördert das Projekt mit 113.000 Euro. Auf einen bereits existierenden fahrbaren Prototypen montierte das Team einen Roboter-Arm, wie er auch in industriellen Produktionsstraßen eingesetzt wird. Dieser Knickarm- oder auch Gelenkarmroboter ist in alle Richtungen frei beweglich, so dass er jeden beliebigen Punkt in seiner Reichweite ansteuern kann. Er ist mit Sensoren ausgestattet, die beim Navigieren und hilft und dem Bordrechner ermöglicht, sich ein Bild vom Baum und seiner Struktur zu machen.

Scanner erfasst die Baumstruktur

„Während der Roboter um den Baum herumfährt, erfassen wir über einen so genannten LiDAR-Scanner dessen dreidimensionale Struktur. Ähnlich wie beim Radar tastet dabei ein Laser die Umgebung ab und misst den Abstand zu den Ästen. Aus vielen einzelnen Abstandsmessungen entsteht dann im Computer eine Punktwolke, die die dreidimensionale Struktur des Baumes abbildet“, erklärt Reiser die Funktionsweise. Zunächst wird er von Hand gesteuert. Auch die Befehle, welche Äste von der am Teleskoparm befestigten Säge zu kappen sind, kommen vom Operateur. Nach und nach lernt der Computer, der mit Künstliche-Intelligenz-Software ausgestattet ist, wie die Schnitte anzusetzen sind. Letztlich erkennt der Roboter selbstständig, um welche Baumart es sich handelt, etwa Apfel, Kirsch oder Birne, und schon tritt er in Aktion.

Unterschiedliche Schnittweisen

Je nach Baumart und dem erwünschten Ziel gibt es unterschiedliche Schnittweisen. So soll manchmal ein durchgehender Hauptstamm stehen bleiben, bei dem dann die Verzweigungen gekürzt werden müssen. In anderen Fällen muss der Hauptstamm gekürzt werden, um eine lichte Krone mit vielen Verzweigungen zu bekommen. Der Nutzer soll später die Möglichkeit haben, zwischen verschiedenen Möglichkeiten auszuwählen.

via Universität Hohenheim