Intelligente Maschinen: Roboter sollen künftig in der Landwirtschaft mithelfen

Dieser Roboter sieht so ähnlich aus wie ein fahrbarer Tisch. An vier Beinen stecken lenkbare Räder mit Motoren, darüber befindet sich eine Art Arbeitsplatte mit allerlei Technik: Kameras, Schaltkästen, Kabel.

Selbstständig rollt das Gefährt zu einem kleinen Gemüseacker. Kleine Schilder mit Computercodes am Anfang der Beete verraten ihm, wo er sich gerade befindet. An seinem Arbeitsplatz angekommen, beginnt er mit seiner langsamen Fahrt über die Pflanzen, die von seinen Kameras aufgenommen werden.

Auf einem früheren Golfplatz bei Bohmte 20 Kilometer nordöstlich von Osnabrück befindet sich so etwas wie ein Trainingscamp für Roboter.

Ein Trainingscamp für Roboter

Das Deutsche Forschungszentrum für künstliche Intelligenz (DFKI) entwickelt hier mit Partnern intelligente Maschinen, die künftig in der Landwirtschaft hilfreich sein könnten.

Das Spektrum reicht von der Forschung an Robotern für die regenerative Landwirtschaft über den Einsatz von Virtual Reality bei der Pflanzenzucht bis zur Entwicklung autonom fahrender Landmaschinen, sagt Jennifer Oberhofer, Sprecherin für den DFKI-Standort Niedersachsen in Osnabrück.

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Mit dem Schlagwort Automatisierung sei früher immer die Sorge um den Wegfall von Arbeitsplätzen verbunden gewesen, sagt DFKI-Forschungsbereichsleiter Joachim Hertzberg.

F​ehlendes Personal ersetzen?

Angesichts des Fachkräftemangels drehe sich allerdings die Sichtweise. "Es geht nicht mehr darum, Menschen arbeitslos zu machen, sondern die Leute zu ersetzen, die gar nicht für die Tätigkeiten zur Verfügung stehen", betont der Wissenschaftler.

Fehlendes Personal sei nicht nur in der Landwirtschaft ein Problem, sondern in allen Bereichen der Wirtschaft und der Gesellschaft.

Eines der Projekte beschäftigt sich mit der Bewirtschaftung eines kleinen Marktgartens. Bei einem Marktgarten wird Gemüse auf dauerhaften Beeten auf relativ kleiner Fläche angebaut.

Viele unterschiedliche Gemüsesorten können dort eng zusammen angebaut und geerntet werden, aber der Einsatz von Maschinen ist genau aus diesem Grund bei diesem Anbaukonzept bislang nicht möglich.

Aus Sicht von Robert Franz, der als Gärtnermeister das Projekt für die DFKI betreut, könnte in Marktgärten ein Schlüssel liegen, große Städte regional mit frischem Obst zu versorgen. Allerdings ist der Aufwand beträchtlich.

R​oboter können viele Informationen in kurzer Zeit verarbeiten

"Mit dem Roboter kann man auch auf degenerierten Anbauflächen, auf schlechten Böden, gute Erträge erzielen", sagt er. Die Stärke des Roboters liege darin, dass er gut darin sei, viele Informationen in kurzer Zeit zu verarbeiten und auch größere Flächen bearbeiten könne, sagt Franz: "Der Roboter sorgt dafür, dass das Anbausystem in der Breite anwendbar wird."

Ziel sei es, dass die Maschine vom Pflanzen der Setzlinge über die Unkraut- und Krankheitsbekämpfung bis zur Ernte alles können soll, sagt Sebastian Pütz vom Startup Nature Robots, das den Roboter entwickelt. Erster Schritt sei es, dass der Roboter die Pflanzen erkennt: "Dafür müssen wir erst einmal eine ganze Menge von Daten sammeln."

Die Maschine muss die einzelnen Pflanzen nicht nur in verschiedenen Wachstumsphasen erkennen, sondern auch aus verschiedenen Perspektiven oder bei unterschiedlichen Lichtverhältnissen.

Die Kameras des Roboters nehmen Fotos in Form vieler Einzelbildpunkte auf. "Wir wollen die Pflanzen pixelgenau erfassen, das heißt, wir müssen genau wissen, welcher Bildpunkt gehört zu welcher Pflanze", erklärt Pütz.

Das autonome Fahren von Landmaschinen

Das Interpretieren von einzelnen Informationspunkten spielt auch eine wichtige Rolle beim autonomen Fahren von Landmaschinen.

Die Landtechnikfirmen Lemken und Krone sind bei dem Projekt mit an Bord, um hier Grundlagenforschung zu betreiben.

Auf einem Testfeld werden Sensoren und Auswertungsalgorithmen auf ihre Zuverlässigkeit hin untersucht. Dazu wurde ein Schienentransportsystem aufgebaut mit Sensorträger-Schlitten und Testkörpern.

Die Sensoren scannen die Umgebung ab. Was der Computer am Ende "sieht", sind nicht Büsche, Bäume, Menschen oder andere Hindernisse, sondern so genannte Punktwolken, die die Geräte erst interpretieren lernen müssen.

Für Menschen sei die optische Wahrnehmung ihrer Umgebung kein Problem, sagt Hertzberg. "Unser Kleinhirn hat schließlich eine Evolutionszeit von mehreren Millionen Jahren hinter sich." Aber den Maschinen müsse man diese Zusammenhänge erst beibringen, was sehr viel Aufwand sei.

Können autonome Maschinen Fachkräfte ersetzen?

Für einen Hersteller wie Krone sei die Investition in Künstliche Intelligenz und autonom fahrende Landmaschinen sehr wichtig, sagt Michael Kreyenhagen, Bereichsleiter Vorentwicklung bei Krone.

"Wir merken immer mehr bei unseren Kunden, dass es immer schwieriger wird, Fachkräfte zu finden", sagt der Diplom-Ingenieur. Eine Möglichkeit sei es, diese durch autonome Maschinen zu ersetzen.

Ein Beispiel dafür seien die Melk-Roboter, die vor etwa 20 Jahren auf den Markt kamen und inzwischen gut etabliert seien. Allerdings sei die Konstruktion von autonom fahrenden Maschinen eine größere Herausforderung.

Auch die Konkurrenz arbeite an dem Thema, sagt Kreyenhagen. In Japan sei die Unterstützung der Roboter-Technik auch durch die Regierung sehr groß. Ein großer US-Landtechnikhersteller sei ebenfalls schon sehr weit. Es sei aber noch sehr viel Forschungsaufwand notwendig, um die Sicherheit zu bekommen, die man auf dem Feld wolle.

W​ie weit soll Künstliche Intelligenz gehen?

Die Diskussion darüber, wie weit Künstliche Intelligenz gehen solle und inwieweit Maschinen Menschen die Kontrolle abnehmen dürfen, müsse unbedingt geführt werden, sagt Hertzberg.

"Zu sagen, das wird noch lange dauern, bis KI uns gefährlich werden kann, warten wir mal ab, das halte ich für kein gutes Argument."

Autonome System würden konstruiert, um bestimmte Aufgaben zu erfüllen - damit müsse sich die Diskussion um diese Aufgaben drehen: "Wie bauen wir diese Zielfunktionen so, dass Menschen nicht zu Schaden kommen", sagt Hertzberg.

Wichtig sei aber auch Transparenz: Es müsse sich verifizieren lassen, dass ein autonomes System die gewünschte Zielfunktion auch stets verfolgt.

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