Frisch eingeschenkt

+++ Frisch eingeschenkt +++

Intelligente Robotertechnik hilft beim Erhalt von Streuobstwiesen

Viele Streuobstwiesen-Bestände sind bedroht, da sich ihre Bewirtschaftung kaum noch lohnt. Beim regelmäßigen und fachgerechten Schnitt der Bäume soll künftig der autonome Roboter der Universität Hohenheim unterstützen. (Bild: Universität Hohenheim / Dorothea Elsner)

Während der Roboter um den Baum herumfährt, erfassen wir dessen dreidimensionale Struktur durch einen Scanner erfasst. (Bild: Universität Hohenheim)

Streuobstwiesen prägen nicht nur das Landschaftsbild in vielen Regionen Deutschlands, sondern sind auch wertvolle Lebensräume mit zahlreichen Funktionen. Sie dienen gleichzeitig dem Arten-, Boden- und Wasserschutz, wirken als Klimaausgleich und als Genreservoir für rund 3.000 Obstsorten allein in Deutschland. Zudem hat Streuobst, hauptsächlich in verarbeiteter Form, durchaus auch eine wirtschaftliche Bedeutung: Für den wichtigsten Produktionszweig, die Apfelsaftproduktion, liefern die Streuobstbestände in Deutschland je nach Erntejahr zwischen 500.000 und etwas über 1 Mio. Tonnen Äpfel. Trotzdem nehmen seit Jahrzehnten die Streuobstbestände immer weiter ab. Neben wirtschaftlichen Gründen liegt eine Ursache in der mangelnden Pflege der Bestände, wodurch die Lebensdauer der Obstbäume erheblich verkürzt wird.

Gesunde, stabile und langlebige Kronen können sich nur mit einem regelmäßigen, fachgerecht ausgeführten Schnitt ausbilden. Er trägt entscheidend zur Lebensdauer und Ertragsfähigkeit der Bäume und demnach auch zum Fortbestand der Streuobstwiesen bei. Doch gerade hier zeigen sich oft große Defizite: Rund 80 Prozent der Bäume werden gar nicht geschnitten. Während heute verschiedene landwirtschaftliche Maschinen, wie Baumschüttler und Lesemaschinen dem Obstbauern bei der Ernte und dem Auflesen der Früchte gute Dienste leisten können, muss der für den Erhalt der Bäume so wichtige Baumschnitt immer noch von Hand durchgeführt werden.

Abhilfe soll hier ein autonomer Roboter schaffen, der am Institut für Agrartechnik an der Uni Hohenheim im Fachgebiet für Verfahrenstechnik in der Pflanzenproduktion entwickelt wird. „Mit Hilfe des Roboters möchten wir dazu beitragen, dass die Bäume möglichst lange gesund und am Leben bleiben“, beschreibt Dr. Reiser das Ziel der Entwicklungsarbeiten.

Auf einen bereits existierenden fahrbaren Prototypen wurde ein zusätzlicher Roboterarm montiert, wie er auch in industriellen Produktionsstraßen eingesetzt wird. Dieser Knickarm- oder auch Gelenkarmroboter ist in alle Richtungen frei beweglich, so dass damit jeder beliebige Punkt in seiner Reichweite angesteuert werden kann. Der Arm ist zudem mit speziellen Sensoren ausgestattet, die bei der Navigation und dem Erkennen der Bäume und ihrer Strukturen helfen: „Während der Roboter um den Baum herumfährt, erfassen wir über einen so genannten LiDAR-Scanner dessen dreidimensionale Struktur. Ähnlich wie beim Radar tastet dabei ein Laser die Umgebung ab und misst den Abstand zu den Objekten. Aus vielen einzelnen Abstandsmessungen entsteht dann im Computer eine Punktwolke, die die dreidimensionale Struktur des Baumes abbildet“, erklärt Dr. Reiser die Funktionsweise.

Mit Hilfe des Knickarms wird auch der Hochentaster, eine kleine auf einen Teleskopstab montierte Kettensäge, in die richtige Schnittposition gefahren. „Aktuell arbeiten wir daran, dem Computer beizubringen, wo der Roboter die Säge ansetzen soll“, sagt Dr. Reiser. „Dabei ist Baumschnitt eine Wissenschaft für sich, man könnte auch fast von Philosophie sprechen.“

Noch muss der Roboter von Hand zu den einzelnen Bäumen und Schnittstellen gesteuert werden. Langfristiges Ziel ist jedoch, den Roboter völlig autonom auf einer Streuobstwiese arbeiten zu lassen und Äste bis zu einer Höhe von sieben Meter zurückzuschneiden. „Eine besondere Herausforderung liegt in der hohen Variabilität der Streuobstwiesen“, erklärt Dr. Reiser. „Um dort autonom arbeitende Roboter einsetzen zu können, ist noch viel innovative Entwicklungsarbeit erforderlich.“

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