Roboter hilft beim Erhalt von Streuobstwiesen

Streuobstwiesen gehören zu den artenreichsten Biotopen in Mitteleuropa. Doch viele Bestände sind akut bedroht: Da sich ihre Bewirtschaftung aus wirtschaftlicher Sicht kaum noch lohnt, wird die überwiegende Mehrheit der Streuobstwiesen nicht oder nur schlecht gepflegt. Als Folge werden die Bäume krank oder sterben ab. Eine Grundvoraussetzung für langlebige, gesunde Bäume, die auch einen nennenswerten Ertrag abwerfen, ist ein regelmässiger und fachgerechter Schnitt. Unterstützung will hier ein Projekt der Universität Hohenheim in Stuttgart mit Hilfe künstlicher Intelligenz leisten.

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 an der Universität Hohenheimer entwickelt wird.

Auf einen bereits existierenden, fahrbaren Prototyp haben die Wissenschaftler einen zusätzlichen Roboter-Arm 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, wird über einen so genannten LiDAR-Scanner dessen dreidimensionale Struktur erfasst. 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.

Mit Hilfe des Knickarms wird auch der Hochentaster, eine kleine auf einen Teleskopstab montierte Kettensäge, in die richtige Schnittposition gefahren. Aktuell wird daran gearbeitet, dem Computer beizubringen, wo der Roboter die Säge ansetzen soll. Je nach Baumart und dem erwünschten Ziel gibt es unterschiedliche Schnittweisen. So soll manchmal beispielsweise ein durchgehender Hauptstamm stehen bleiben, bei dem dann die Verzweigungen gekürzt werden müssen. In anderen Fällen muss der Hauptstamm gekürzt werden, um eine lichte Krone mit vielen Verzweigungen zu bekommen. Der Nutzer soll später die Möglichkeit haben, zwischen verschiedenen Möglichkeiten auszuwählen.

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.