Neuer Helfer in der Pflanzenzucht: Die Zentrale Forschung und Vorausentwicklung von Bosch arbeitet unter anderem an dem neuen Agrarroboter Bonirob. Seine Sensoren erkennen verschiedene Pflanzen und machen unter anderem eine automatisierte Unkrautbekämpfung möglich. Hier fährt die Roboter-Plattform über einen Acker in Renningen bei Stuttgart.

Bild: Bosch

Robotik Intelligenz jetzt auch auf dem Acker

14.10.2015

Agrarroboter von Bosch beseitigt Unkraut automatisch und ohne Gift. Mit dieser Entwicklung ergeben sich neue Anwendungsfelder für Sensorik und Algorithmik.

Eine Herausforderung, die die wachsende Weltbevölkerung mit sich bringt, ist es, genügend Lebensmittel zu produzieren. Der Agrarroboter Bonirob von Bosch will dazu einen Beitrag leisten. „Wir nutzen unsere Kompetenz in Sensorik, Algorithmik und Bilderkennung, um auch in für Bosch neuen Arbeitsgebieten zu mehr Lebensqualität beizutragen“, erklärt Professor Dr. Amos Albert, Leiter des Bosch-Start-ups Deepfield Robotics. Schätzungsweise um drei Prozent jährlich müssen die Erträge in der Landwirtschaft zunehmen, um mit dem Bevölkerungswachstum mitzuhalten. Neben innovativer Agrartechnik und einem verbesserten Pflanzenschutz kommt insbesondere der effizienteren Pflanzenzucht eine wesentliche Bedeutung zu. Dort automatisiert und beschleunigt der Bonirob Analyseverfahren. Der Roboter ist so groß wie ein Kleinwagen, manövriert dank video- und lidarbasierter Positionsbestimmung sowie Satellitennavigation auf den Zentimeter genau über das Feld. Er kann auch zur umweltschonenden Kultivierung von Ackerflächen eingesetzt werden.

Pflanzenzüchter sind heute in der Lage, das Erbgut neuer Sorten im Labor sehr detailliert zu analysieren. Wie gut die Pflanzen aber tatsächlich wachsen, ob sie resistent gegen Schädlinge wie Würmer oder Viren sind und ob sie viel oder wenig Dünger und Wasser brauchen, das zeigt sich erst im Praxiseinsatz auf dem Feld. Dort untersuchen und analysieren Pflanzenforscher in oft akribischer Handarbeit tausende Gewächse: Blattgröße und -farbe, Fruchtgröße und -form, Wuchsform, Insektenbefall oder den Gehalt des grünen Blattfarbstoffes Chlorophyll. Auf Basis dieser Untersuchungsergebnisse entscheiden sie dann, mit welchen Pflanzen sie weiterarbeiten möchten. Diese so genannte Bonitur ist Namensgeber für den Bonirob. Ohne ihn kann es bis zu zehn Jahre dauern, bis Nutzpflanzen mit verbesserten Eigenschaften auf den Markt kommen. Der Agrarroboter von Bosch hilft hier mit automatischer Bilderkennung. „Algorithmen werten die von Scannern erfassten und Kameras aufgenommenen Fotos aus. Die automatisierte Analyse spart viel Zeit und Mühe“, sagt Albert.

Nicht nur die Pflanzenzucht kann der Bonirob wesentlich beschleunigen. Auch die alltägliche Arbeit auf dem Feld erleichtert der Agrarroboter. Anhand der Blattformen unterscheidet er Nutzpflanzen von Unkraut. Mit Hilfe eines Rammstabs beseitigt er Unkraut mechanisch statt mit Gift. Unerwünschte Pflanzen werden einfach und mit hoher Geschwindigkeit in den Boden gerammt.

Mit Blick auf die vielfältige Flora kommt der automatischen Bilderkennung des Bonirobs eine wesentliche Rolle zu. Albert beschreibt die Herausforderung: „In frühen Stadien ähneln sich zum Beispiel die Blätter von Möhren und Kamille sehr.“ Daher muss er dem Bonirob das Lernen und Erkennen von Blattformen lehren. Wie „erklärt“ man einem Robotersystem die Formen eines Möhrenblattes? Albert und sein Team nutzen dafür das so genannte maschinelle Lernen. Dabei erfasst die Technik viele Bilddaten, in denen die Bosch-Forscher die Unkräuter markieren. „Der Bonirob lernt so mit der Zeit, immer besser anhand Parameter wie Blattfarbe, -form und -größe zwischen gewünschten und unerwünschten Pflanzen zu unterscheiden“, beschreibt Albert.

Robotik-Experte Albert und sein Team entwickeln den Agrarroboter im unternehmenseigenen Start-up Deepfield Robotics, das 2014 aus einem Team der zentralen Bosch Forschung hervorging. Der Bonirob geht auf ein vom Bundeslandwirtschaftsministerium gefördertes, öffentliches Verbundprojekt zurück. Dafür haben Experten von Bosch, der Hochschule Osnabrück und dem Landmaschinenhersteller Amazone zusammengearbeitet. Inzwischen hat Bosch die Weiterentwicklung des erfolgreichen Hightech-Werkzeugs unter dem Dach der Robert Bosch Start-Up GmbH übernommen.

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