Laserbasierter Roboter zur Unkrautbekämpfung
Heute wird Unkraut entweder durch den Einsatz von Herbiziden oder durch eine Kombination aus mechanischem Hacken und manuellem J?ten vernichtet. Der ETH-Unkrautj?t-Roboter mit integriertem Laser verspricht unz?hlige Stunden manueller Arbeit einzusparen und einen skalierbaren ?kologischen Landbau ohne Chemie.
Die EU m?chte mit der Strategie ?externe SeiteFarm to Fork? per 2030 anstreben, einen Viertel der Agrarprodukte biologisch herzustellen, heute sind es lediglich 7,7 %.
Für die Produzent:innen von Bioprodukten ist Unkraut j?ten eine sehr zeit- und kostenintensive Arbeit, welche aber unverzichtbar ist. Ohne das J?ten würde ein betr?chtlicher Teil der Ernte verloren gehen. Die J?tkosten treiben den Preis für Biogemüse in die H?he. Oftmals stellen Produzent:innen tempor?r Personal ein, weil vor allem die Feinarbeit nahe an den Pflanzen bis heute nur von Menschen ausgeführt werden kann. Die beiden ETH Pioneer Fellows Aurel Neff und Patrick Barton haben mit vielen B?uerinnen und Bauern in der Schweiz ausführlich über dieses Problem gesprochen und L?sungsans?tze diskutiert.
Illustration: Erkennung und Regulierung von Unkraut in unmittelbarer N?he der Pflanze, ohne diese zu zerst?ren (Quelle: Caterra Aurel Neff und Patrick Barton)
Das Projekt Caterra kombiniert die Disziplinen Robotik, Maschinenbau und Machine Learning
Aurel Neff und Patrick Barton habe beide an der ETH Zürich studiert. Aurel Neff kommt aus dem Bereich Maschinenbau und Robotik und Patrick Barton studierte Elektrotechnik und Robotics - seine Masterarbeit beinhaltete die Anwendung von Deep Llearning. Sie kombinieren damit ihr Wissen perfekt und entwickeln zusammen eine L?sung für einen nachhaltigen und effizienten Unkrautj?troboter.
Der leichte Roboter wird via GPS gesteuert und enth?lt eine RGB-Farb-Kamera, welche Unkraut mit dem vorprogrammierten Algorithmus erkennen und mit dem integrierten Laser mit Hitze zuverl?ssig vernichten soll. Die Tests dazu sind für den Sommer 2022 geplant.
Der laserbasierte Ansatz erm?glicht die Entfernung von Unkraut, welches sich in unmittelbarer N?he der Kulturpflanze befindet, was mit mechanischen Methoden, zum Beispiel dem Hacken nicht so pr?zise m?glich ist (siehe Illustration). Diese Arbeit muss in aufw?ndiger und anstrengender Handarbeit gemacht werden. Dank der Leichtigkeit des Roboters kann dieser nach einer Regenperiode früh wieder eingesetzt werden, ohne Sch?den auf dem Feld zu hinterlassen. Der Einsatz bei Dunkelheit ist auch m?glich und wird diesen Sommer auf dem Feld evaluiert werden.
“Der laserbasierte Ansatz erm?glicht die Entfernung von Unkraut, welches sich in unmittelbarer N?he der Kulturpflanze befindet."Aurel Neff, Caterra Gründer und ETH Pioneer Fellow
Der grosse Vorteil dieser L?sung ist, dass der Roboter die Feinarbeit machen kann und so die mechanische Hackmethode perfekt erg?nzt. Es kann sichergestellt werden, dass keine Herbizide eingesetzt werden müssen, welche den Boden, die Mikroorganismen und am Ende auch das Trinkwasser belasten.
Ziel ist es, die Bek?mpfung von Unkraut vollst?ndig zu automatisieren
Der Unkrautj?troboter soll, vorerst noch nicht fahrend, selbstst?ndig Unkraut erkennen und bek?mpfen. Der frühe Caterra Prototyp hat bereits erfolgreich Pflanzenbilder gespeichert und erkennt Unkraut zuverl?ssig. Die n?chsten Versuche auf dem Feld mit der zweiten Generation des Roboters werden im Frühling und Sommer 2022 durchgeführt. Dann soll der Unkrautj?troboter das Unkraut auf dem Feld erkennen und direkt vernichten. Caterra hat bereits einige Partner im Landbau. Dies sind verschiedene Klein- und Grossbauern aber auch das Kompetenzzentrum des Bundes für landwirtschaftliche Forschung Agroscope ist involviert. Aurel Neff und Partrick Barton sind aktuell auf der Suche nach weiteren Kooperationspartnern für ihre Pilotversuche im Bereich des Gemüseanbaus. ?Klein, leicht und frei von Chemikalien - unsere L?sung wird den Weg zu einer nachhaltigeren Landwirtschaft weisen.? sind die beiden Forscher überzeugt und planen langfristig die Gründung einer Firma.
Kontakt/Links:
Das Pioneer Fellowship ist ein umfassendes F?rderprogramm, das innovativen Denkern und Gestaltern ideale Bedingungen für den Start ins Unternehmertum bietet. Das Programm richtet sich an ETH-Doktoranden, steht aber auch MSc-Studenten und Postdocs offen.
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