Die Weltbevölkerung wächst. Um alle zu ernähren, muss die Landwirtschaft mehr produzieren. Zwar gibt es Orte mit wirklicher Lebensmittelknappheit. Aber ingesamt hat die Menschheit diese Herausforderung gut bewältigt. Im Vergleich zum vorigen Jahrhundert produzieren wir heute mehr Lebensmittel, mit nur einem Bruchteil der Arbeitskräfte.
Landwirtschaftsroboter könnten die menschliche Arbeitskraft ergänzen und ersetzen. Gleichzeitig ermöglicht die smarte Landwirtschaft eine bessere Nutzung von Ressourcen wie Land, Wasser oder chemischer Zusätze. Dies ist nur ein kleiner Auszug der Möglichkeiten von Robotern in der Landwirtschaft, die heute noch die Spitze des Fortschritts markieren, aber in naher Zukunft zum normalen Bild gehören könnten.
Intelligente Landwirtschaft: Erkenntnisse mit Drohnen
Noch vor einem Jahrzehnt bedeutete Luftaufklärung das Überfliegen eines Feldes per Flugzeug mit Piloten an Bord oder die Beschaffung von Satellitenbildern – beides vergleichsweise teure Möglichkeiten. Heute können automatisierte Drohnen die Bildaufgaben in der Landwirtschaft zur Gewinnung relevanter und aktueller Erkenntnisse übernehmen. Diese Drohnen können Felder automatisch mittels GPS überfliegen und sogar selbstständig landen, wenn die Batterie aufgeladen werden muss oder der Auftrag abgeschlossen ist.
Diese Art der Feldfruchtüberwachung fast in Echtzeit ermöglicht es Landwirten, schnell Maßnahmen bei Wuchsproblemen zu ergreifen. Ein weiteres spannendes Einsatzgebiet ist die proaktive Überwachung unbepflanzter Felder in den Wintermonaten, um zu berechnen, wie viel Biomasse in unterschiedlichen Gebieten verloren geht. Diese Informationen ermöglichen dann die Erstellung detaillierter Düngemittelkarten, mit denen sich die Erträge um 10 % oder mehr steigern lassen.
Autonome Robotertraktoren in der Landwirtschaft
Traditionell wird ein Traktor von einer Person gefahren. Moderne Autopilotsysteme eröffnen jedoch die Möglichkeit, dass eine Person eine große Anzahl von Traktoren ferngesteuert bedienen kann und damit nicht mehr Fahrer ist, sondern eher zum Manager wird. Ein derartiger Traktor müsste für die Ausführung einer Aufgabe programmiert werden. Aber Sensoren wie beispielsweise Lidar, Radar, Vision-Systeme sowie die entsprechende Computerleistung zur Verarbeitung ihrer Eingaben können den Menschen von den profanen Navigationsaufgaben entlasten.
Traktoren können auch mithilfe von Kameras zur Bodenanalyse in Echtzeit und zielgenau die erforderliche Pestizidmenge auf Saatflächen ausbringen. Dies reduziert nicht nur die Chemikalienkosten, sondern auch die Umweltwirkung bei ähnlichen Pflanzenschutzergebnissen wie mit Breitbandsprühmustern. Dies erscheint heute noch eine Aufgabe für einen Traktor mit Fahrer zu sein. Aber es gibt keinen Grund, warum die Unkrauterkennung/Pestizidausbringung in Zukunft nicht auch in eine (nochmals stärker) automatisierte Lösung integriert werden könnte.
Ernteroboter
Während Mähdrescher den Arbeitsaufwand in der Getreideernte drastisch reduziert haben, wird heute vielerorts mit automatisiertem Pflücken von Früchten experimentiert. Die Entwicklung dieser Aufgabe ist noch im Fluss, obwohl es Pflückroboter schon mindestens seit den 1990er Jahren gibt. Viele dieser Konstruktionen nutzen weitgehend industrieüblichen Roboterarm, individuelle End-Effektoren und Sichtsensoren zum Erkennen und Pflücken der Früchte. Die visuelle Identifizierung könnte es ermöglichen, nur die vollreifen Früchte auszuwählen. Allerdings wäre das Greifen nach einer Frucht und das eigentliche Abpflücken weiterhin eine Herausforderung.
Ein interessantes Erntekonzept ist die kabelgebundene Drohnenplattform von Tevel Aerobotics Technologies. Das System von Tevel nutzt anstelle eines oder mehrerer Roboterarme eine Reihe von Drohnen, die über Kabel mit einer mobilen Basisstation verbunden sind und jeweils über einen eigenen Unterdruck-Endeffektor verfügen. Diese Zusammenstellung ermöglicht freie Bewegung einer fliegenden Plattform ohne die für Drohnen typischen Probleme mit dem Aufladen des Akkus. Tevel plant, diese Maschinen zu verkaufen sowie die Ernteautomatisierung auch als Dienstleistung anzubieten.
Vertikaler Gewächshausanbau
Die typische Fertigungsautomatisierung zielt auf die Minimierung von Variabilität, um den Produktionsprozess durch einen vordefinierten Satz von Schritten zu führen. In der Landwirtschaft dagegen ist die Arbeitsweise organisch und hängt von unterschiedlichen Umweltbedingungen ab, die für Maschinen zu schwierig sein können. Roboterisiertes Indoor-Farming will das Pflanzenwachstum derart organisieren, dass alle Aspekte des organischen Lebenszyklus kontrolliert werden können. Ein zusätzlicher Vorteil dabei ist, dass in der Regel keine Pestizide benötigt werden, da die Hallenumgebung schädlingsfrei gehalten werden kann.
Das Konzept des vertikalen Farmings nutzt den Vorteil gestapelter „Minitöpfe“ zum Züchten von Pflanzen, wodurch sich ein Mehrfaches der reinen Bodenfläche bewirtschaften lässt. Jede Lage wird mit einer künstlichen Lichtquelle versorgt, und fortschrittliche Bewässerungs-/Düngesysteme (z. B. Hydrokultur) bringen die Nährstoffe direkt zu den Pflanzenwurzeln. Solche Farmen können potenziell Lebensmittel in direkter Nähe oder sogar innerhalb des städtischen Verbrauchsgebiets produzieren, was Transportkosten spart.
Ein aktuelles Beispiel für eine solche Betriebsart ist Bowery Farming. Das Unternehmen beliefert Verbraucher in New Jersey und Maryland von Produktionsstätten in direkter Nähe. Der Lebensmittelladen von morgen braucht vielleicht seine Produkte nicht mehr per Lkw anliefern zu lassen, sondern holt sie sich einfach zum perfekten Reifezeitpunkt aus der angeschlossenen Roboterfarm-Installation.
Automatisierte Farmingroboter unter menschlicher Leitung
Trotz der ständig weiter fortschreitenden Automatisierung ist auch der Bauernhof der Zukunft ohne Menschen nicht vorstellbar. Katie Morich von der Bowery’s Farm in New Jersey: „Für die Roboter wird es ziemlich einsam, wenn sie niemanden zum Reden haben.“ Oder in Abwandlung eines Zitats von Warren Bennis: „Die [Farm] der Zukunft wird nur zwei Angestellte haben – einen Mann und einen Hund. Der Mann hat die Aufgabe, den Hund zu füttern. Der Hund sorgt dafür, dass der Mann keine Maschinen anfasst.“
Vielleicht nicht die traditionelle Rolle für Landwirt und Hund – aber mit der wachsenden Weltbevölkerung brauchen wir eine noch intelligentere und effizientere Lebensmittelerzeugung. Zwischen Effizienzgewinnen und der potenziellen Eliminierung von Transportkosten werden (sogar noch mehr) automatisierte Farmingtechniken unser Essen der Zukunft bereitstellen.
