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RoboCop und Bumblebee für den Acker?

Ob autonome Feldroboter künftig in der Praxis zum Einsatz kommen, ist ungewiss. Aber wäre es für Landwirte überhaupt vorstellbar? Das erforscht Friedrich Rübcke v. Veltheim. (Foto: Dorhout R&D)

Nehmen wir an, autonome Feldroboter wären fertig entwickelt. Wie würde das bei Landwirten, Lohnunternehmern und der Gesellschaft ankommen? Das erfragt Friedrich Rübcke von Veltheim in seiner Doktorarbeit. Wir haben ihn über das Thema ausgequetscht. Ihr könnt ihn unterstützen und an seiner Umfrage teilnehmen.

f3 - farm. food. future: Auf Basis deiner Recherchen zu deiner Doktorarbeit: Wann glaubst du, könnten autonome Feldroboter in der Praxis eines "normalen Landwirts" ankommen?

Friedrich Rübcke v. Veltheim

Friedrich Rübcke von Veltheim: Dafür müssen wir zunächst definieren, was wir unter autonomen Feldrobotern verstehen. Im Bereich der Innenwirtschaft gibt es ja bereits erste am Markt verfügbare Roboter, z.B. in Form selbstfahrender Futtermischwagen oder Stallpflegeroboter. Die werden schon von „normalen“ Landwirten in der Praxis genutzt. In der Außenwirtschaft gestaltet sich das ein wenig komplizierter, da es die Roboter hier mit erschwerten Bedingungen zu tun haben. Die Jahreszeiten mit ihren unterschiedlichen Witterungs- und Bodenbedingungen und kurze, intensive Produktionsphasen stellen hohe Ansprüche an die Robustheit autonomer Systeme.

Folgt man den Ergebnissen einer Mitgliederumfrage des Vereins Deutscher Ingenieure (VDI), dauert die wirtschaftlich vertretbare, praktische Umsetzung autonomer Feldroboter in der Außenwirtschaft keine zehn Jahre mehr. Tatsächlich ist es aber noch völlig offen, ob sie sich mittelfristig überhaupt etablieren. Eine Grundvoraussetzung dafür ist die Akzeptanz solcher Systeme durch die Gesellschaft. Aber auch durch einzelne Stakeholder, wie Landwirte oder Landmaschinenhersteller. Und genau da setzt meine Forschung an. (Hier geht's zur Umfrage.)

"Spot farming": verschiedene Kulturen auf einem Schlag

f3 - farm. food. future: Welche Arbeiten könnten diese Roboter dann ausführen?

Friedrich Rübcke von Veltheim: Da Sensoren immer zuverlässiger und gleichzeitig erschwinglicher werden, könnten autonome Feldroboter neben ihrer Umgebung auch einzelne Pflanzen erkennen. Sind diese krank oder befallen, könnten die Roboter die Pflanzen mechanisch (interessant für den Ökolandbau) oder mittels präziser Ausbringung von Pflanzenschutzmitteln schützen.

Darüber hinaus wären Feldroboter in der Lage, verschiedene Kulturen auf einem Schlag anzupflanzen und zu beackern. Je nach Bodenbeschaffenheit und Nährstoffversorgung. Diese Anbauweise nennt man „spot farming“. Daraus können sich einerseits in bestimmten Pflanzenkombinationen Synergieeffekte für die Kulturen ergeben. Andererseits kann sich infolge dessen das Erscheinungsbild von Kulturlandschaften verändern - es würde bunter werden. Damit gehen ökologische Vorteile einher, wie mehr Biodiversität. Neben dem Pflanzenschutz wären auch Bonitur-, Sä- und bestimmte Erntearbeiten umsetzbar, wobei  autonome Ernteroboterkonzepte bisher nahezu ausschließlich für Obst und Gemüse im Unterglasanbau entwickelt wurden. Etwas schwieriger sieht es bei Einsatzbereichen aus, die einen hohen Energiebedarf erfordern, wie beispielsweise die Bodenbearbeitung.

Solarbetrieben erkennt "ecorobotix" Unkraut und entfernt es. (Foto: ecorobotix)

Chancen und Schwierigkeiten der Feldroboter

f3 - farm. food. future: Wo liegen die Schwierigkeiten bei der Entwicklung der Feldroboter?

Friedrich Rübcke von Veltheim: Nach wie vor bei der technisch zuverlässigen Umsetzung der autonomen Roboterkonzepte und sensorisch einwandfreien Erfassung und Verarbeitung der Daten! Wir haben es in der Landwirtschaft vielfach mit einer komplexen Umwelt zu tun. Daneben ist das Netz für mobilen Datenaustausch in Deutschland noch nicht wirklich bereit, um einen flächendeckenden Einsatz digital vernetzter Robotereinheiten zu gewährleisten.

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Nehmen wir an, autonome Feldroboter wären fertig entwickelt. Wie würde das bei Landwirten, Lohnunternehmern und der Gesellschaft ankommen? Das erfragt Friedrich Rübcke von Veltheim in seiner Doktorarbeit. Wir haben ihn über das Thema ausgequetscht. Ihr könnt ihn unterstützen und an seiner Umfrage teilnehmen.

f3 – farm. food. future: Auf Basis deiner Recherchen zu deiner Doktorarbeit: Wann glaubst du, könnten autonome Feldroboter in der Praxis eines „normalen Landwirts“ ankommen?

Friedrich Rübcke v. Veltheim

Friedrich Rübcke von Veltheim: Dafür müssen wir zunächst definieren, was wir unter autonomen Feldrobotern verstehen. Im Bereich der Innenwirtschaft gibt es ja bereits erste am Markt verfügbare Roboter, z.B. in Form selbstfahrender Futtermischwagen oder Stallpflegeroboter. Die werden schon von „normalen“ Landwirten in der Praxis genutzt. In der Außenwirtschaft gestaltet sich das ein wenig komplizierter, da es die Roboter hier mit erschwerten Bedingungen zu tun haben. Die Jahreszeiten mit ihren unterschiedlichen Witterungs- und Bodenbedingungen und kurze, intensive Produktionsphasen stellen hohe Ansprüche an die Robustheit autonomer Systeme.

Folgt man den Ergebnissen einer Mitgliederumfrage des Vereins Deutscher Ingenieure (VDI), dauert die wirtschaftlich vertretbare, praktische Umsetzung autonomer Feldroboter in der Außenwirtschaft keine zehn Jahre mehr. Tatsächlich ist es aber noch völlig offen, ob sie sich mittelfristig überhaupt etablieren. Eine Grundvoraussetzung dafür ist die Akzeptanz solcher Systeme durch die Gesellschaft. Aber auch durch einzelne Stakeholder, wie Landwirte oder Landmaschinenhersteller. Und genau da setzt meine Forschung an. (Hier geht’s zur Umfrage.)

„Spot farming“: verschiedene Kulturen auf einem Schlag

f3 – farm. food. future: Welche Arbeiten könnten diese Roboter dann ausführen?

Friedrich Rübcke von Veltheim: Da Sensoren immer zuverlässiger und gleichzeitig erschwinglicher werden, könnten autonome Feldroboter neben ihrer Umgebung auch einzelne Pflanzen erkennen. Sind diese krank oder befallen, könnten die Roboter die Pflanzen mechanisch (interessant für den Ökolandbau) oder mittels präziser Ausbringung von Pflanzenschutzmitteln schützen.

Darüber hinaus wären Feldroboter in der Lage, verschiedene Kulturen auf einem Schlag anzupflanzen und zu beackern. Je nach Bodenbeschaffenheit und Nährstoffversorgung. Diese Anbauweise nennt man „spot farming“. Daraus können sich einerseits in bestimmten Pflanzenkombinationen Synergieeffekte für die Kulturen ergeben. Andererseits kann sich infolge dessen das Erscheinungsbild von Kulturlandschaften verändern – es würde bunter werden. Damit gehen ökologische Vorteile einher, wie mehr Biodiversität. Neben dem Pflanzenschutz wären auch Bonitur-, Sä- und bestimmte Erntearbeiten umsetzbar, wobei  autonome Ernteroboterkonzepte bisher nahezu ausschließlich für Obst und Gemüse im Unterglasanbau entwickelt wurden. Etwas schwieriger sieht es bei Einsatzbereichen aus, die einen hohen Energiebedarf erfordern, wie beispielsweise die Bodenbearbeitung.

Solarbetrieben erkennt „ecorobotix“ Unkraut und entfernt es. (Foto: ecorobotix)

Chancen und Schwierigkeiten der Feldroboter

f3 – farm. food. future: Wo liegen die Schwierigkeiten bei der Entwicklung der Feldroboter?

Friedrich Rübcke von Veltheim: Nach wie vor bei der technisch zuverlässigen Umsetzung der autonomen Roboterkonzepte und sensorisch einwandfreien Erfassung und Verarbeitung der Daten! Wir haben es in der Landwirtschaft vielfach mit einer komplexen Umwelt zu tun. Daneben ist das Netz für mobilen Datenaustausch in Deutschland noch nicht wirklich bereit, um einen flächendeckenden Einsatz digital vernetzter Robotereinheiten zu gewährleisten.

f3 – farm. food. future: Welche Chancen siehst du in der Nutzung von autonomen Robotern für die Landwirtschaft?

Friedrich Rübcke von Veltheim: Sie könnten die Lösung für viele akute Probleme in der Landwirtschaft bedeuten:

  • ein zum Teil dem demografischen Wandel geschuldeter Fachkräftemangel in Deutschland,
  • ein gesellschaftlich kritisierter Einsatz von Pflanzenschutzmitteln, die sich aufgrund zunehmender Resistenzen aus einem immer kleiner werdenden Spektrum wirksamer Komponenten zusammensetzen,
  • eine verstärkt die Landwirte betreffende Diskussion um einen Verlust an Biodiversität im ländlichen Raum sowie
  • immer größer werdende Landmaschinen, die ihrerseits an die Grenzen der straßenverkehrsrechtlichen Vorgaben stoßen und immensen Druck auf den zu beackernden Boden ausüben.

Daneben steht der generelle Einsatz CO2-emettiernder Verbrennungsmotoren in der Kritik. Autonome, elektrisch betriebene Kleinmaschinen könnten dafür eine Antwort sein. Gleichzeitig könnten sie ökologische und konventionelle Landwirtschaft näher zusammenrücken lassen.

Ernteroboterversuch an Paparikastauden: Reife Früchte erkennen, pflücken und in eine Kiste legen. (Foto: Uli Benz / TUM)

Einsatz zuerst in Sonderkulturen

f3 – farm. food. future: Stellen autonome Roboter künftig eine Alternative dar zu heutigen Traktoren und Maschinen oder glaubst du – langfristig – an einen Ersatz dieser Maschinen?

Friedrich Rübcke von Veltheim: Das ist schwer zu sagen. Ich denke, dass autonome Roboter zumindest mittelfristig eine hilfreiche Ergänzung zu herkömmlichen Traktoren darstellen können. Dies gilt vor allem in arbeitskräfteintensiven Einsatzbereichen, wie dem Anbau von Sonderkulturen. Langfristig könnte ich mir auch zunehmend teilautonome und vielleicht eines Tages sogar vollautonome Landwirtschaftsbetriebe vorstellen – aber das ist wirklich noch Zukunftsmusik und hängt von vielen verschiedenen Einflussfaktoren ab. Nicht zuletzt von der gesellschaftlichen Akzeptanz und der Nutzungsbereitschaft innerhalb der Landwirtschaft.

f3 – farm. food. future: Wie bist du auf dein Thema der Doktorarbeit gekommen? Bist du selbst Landwirt?

Friedrich Rübcke von Veltheim: Genau! Zum einen bin ich selbst auf einem konventionellen Ackerbaubetrieb in Vorpommern aufgewachsen und zum anderen haben mich innovative Ideen schon immer begeistert. Als ich dann erfahren habe, dass autonome Roboter in der Landwirtschaft längst nichts mehr mit Science Fiction zu tun haben und man mit ihnen beispielsweise Pflanzenbausysteme völlig neu denken kann, war ich sofort Feuer und Flamme für das Thema.


Umfrage: Hier teilnehmen

Im Rahmen seiner Doktorarbeit an der Georg-August-Universität Göttingen beschäftigt sich Friedrich Rübcke v. Veltheim mit „autonomen Feldrobotern“. Hierfür benötigt er eure Meinung bzw. Mitwirkung. Wer an dieser Umfrage (ca. 15 bis 20 Minuten) teilnimmt, hat die Chance, einen Weber Grill Q 1000 Titan zu gewinnen.