AMUN

Entwicklung eines automatischen Systems zur präzisen, mechanischen Unkrautbekämpfung im Bio-Gemüseanbau

Hintergrund

Die Unkrautbekämpfung im ökologischen Gartenbau ist sehr zeitaufwendig. Das Unkraut muss so früh wie möglich in unmittelbarer Nähe der Kulturpflanzen entfernt werden. Dies geschieht häufig von Hand, da der Einsatz von Herbiziden nicht erlaubt ist. Das Jäten von Hand ist sehr mühsam, zeitaufwendig und teuer. Gleichzeitig wird es immer schwieriger, geeignete Arbeitskräfte für diese Arbeit zu finden. Im ökologischen Gemüsebau sind daher andere Methoden der Unkrautbekämpfung gefragt.

Unkrautbewachsenes Zwiebelfeld © F Stollmeier (Fenntec)

Projektziel

Die Entwicklung eines automatischen Systems zur mechanischen Unkrautbekämpfung im Gemüseanbau soll Kosten und Risiken bei der ökologischen Unkrautbekämpfung reduzieren und die Umstellung vom konventionellen auf ökologischen Landbau sowie den Anbau von Biogemüse in Regionen mit hohen Arbeitskosten erleichtern. Mit den derzeit verfügbaren Ansätzen lässt sich die Handarbeit nur reduzieren, aber nicht komplett ersetzen. Um dieses Problem zu lösen, soll ein automatisches System zur mechanischen Unkrautbekämpfung im Gemüseanbau entwickelt werden. Eines oder mehrere dieser Jätemodule sollen in einen Feldroboter integriert werden, der dann ein Feld autonom oder weitgehend autonom bearbeiten kann.

Demo-Bild der Pflanzenerkennung durch den Unkrautroboter

Demo-Bild der Pflanzenerkennung durch den Feldroboter © F Stollmeier (Fenntec)

Zwiebelfeld vor und nach der Unkrautbekämpfung mit dem Feldroboter © M Ufheil (Fenntec)

Methode

Das System erkennt mit Hilfe von Kameras und künstlichen neuronalen Netzen Unkräuter und unterscheidet sie von Kulturpflanzen. Anschließend bekämpft es die Unkräuter mit einem mechanischen Jätewerkzeug. Das Jätewerkzeug ist beweglich aufgehängt und wird vom Computer so gesteuert, dass es Unkrautpflanzen einzeln anfährt und dabei Nutzpflanzen ausweicht.

AMUN Parallel-kinematische Maschinen (PKM): Computer-Visualisierung des Roboterarms zur Unkrautentfernung © T Sterneck (IMES)

Derzeitige Ergebnisse

Ein künstliches neuronales Netz wurde darauf trainiert, Zwiebelpflanzen von Beikräutern zu unterscheiden. Zusätzlich wurde eine Software entwickelt, die aus den erkannten Pflanzen die Bewegung des Jätewerkzeuges berechnet, mit der die Beikräuter entfernt werden können ohne dabei Nutzpflanzen zu beschädigen.

Um zuverlässig zwischen dicht stehenden Nutzpflanzen jäten zu können, wurde ein möglichst kleines Werkzeug entwickelt, das in der Umgebung wenig Bodenbewegung verursacht. Dieses wird bei Feldversuchen auf verschiedenen Böden getestet.

Um das Jätewerkzeug bei der Fahrt bewegen zu können, wird eine Parallelkinematik entwickelt. Diese zeichnet sich durch eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit und einen großen Arbeitsraum aus.

Herr Dr. Frank Stollmeier (frank.stollmeier@fenntec.de)