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Landtechnik

Weniger Spritzbrühe – gezielter Pflanzenschutz

Eine Unkrautkontrolle bei Zuckerrüben ohne Traktor und Feldspritze ist durchaus möglich. Ein Start-up aus Yverdon bietet einen autonomen solarbetriebenen Roboter für die gezielte Unkrautbehandlung in verschiedenen Kulturen an. Die Serienanfertigung des Roboters ist auf Anfang 2018 geplant.

Vorderrad des Roboters mit integriertem Elektromotor.

Vorderrad des Roboters mit integriertem Elektromotor.

(Bild: Jean-Pierre Burri)

Publiziert am

Aktualisiert am

Redaktor, UFA-Revue

Das Unternehmen ecoRobotix ist ein Start-up im Technologiepark von Yverdon-les-Bains an den Ufern des Neuenburgersees.

Die Idee für den Unkrautroboter entwickelte Steve Tanner, einer der beiden Gründer des Unternehmens, bereits vor fünfzehn Jahren. Der Sohn eines Landwirts durchlief eine umfassende technische Ausbildung, die er mit einem Doktorat abschloss. Der zweite Firmengründer, Aurélien Demaurex, genoss eine fundierte Ausbildung in den Bereichen Management, Finanzen und Verkauf. Gemeinsam beschlossen sie, einen autonomen solarbetriebenen Roboter zur Unkrautkontrolle zu erschaffen. 2011 ist offizielles Gründungsjahr der Firma. Die ursprüngliche Idee für die Entwicklung des Roboters bestand darin, ein Gerät herzustellen, das nachhaltig für die Landwirtschaft und einfach in der Anwendung ist.

Das Projekt nahm Ende 2013 Gestalt an. Die ersten Arbeiten für die Kameraerkennung konnten in Zusammenarbeit mit der ETH Lausanne dank eines ersten von der Stiftung FIT (Fondation pour l’Innovation Technologique) gewährten Darlehens erfolgreich abgeschlossen werden. Mit einer Subvention aus dem Fonds von CTI wurde 2014 der Bau eines ersten Prototyps ermöglicht, der in der Orbe-Ebene bei Eltern und Freunden von Steve Tanner getestet werden konnte. 2015 wurde eine zweite, verbesserte Version im Feld getestet. Ein Jahr später kam die dritte Roboterversion für die Unkrautbekämpfung bei Zuckerrüben in praktischen Tests zum Einsatz. Gegenwärtig sind zehn Personen mit der Entwicklung des Roboters in den Bereichen Mechanik und Informatik beschäftigt. Der zur Analyse der verfügbaren Informationen verwendete Bordcomputer weist eine Leistung von zehn neueren Computern auf. Eine Vorserie von zwölf Robotern wird in einigen Wochen bereitstehen. Diese Geräte sind für Forschungsinstitute und grosse Genossenschaften in der Schweiz, in Frankreich und Belgien bestimmt. Einige Bestandteile des Roboters werden von Zulieferern produziert, die Endmontage sowie einige Tests macht das Unternehmen ecoRobotix. Die Serienanfertigung des Roboters sollte Ende 2017 bis Anfang 2018 erfolgen.

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Auf den Delta-Armen befestigter Kopf mit den Spritzdüsen.

(Bild: Jean-Pierre Burri)

Roboter mit Greifarmen

Die einfache Konstruktion ist durchaus gewollt. Der Unkrautroboter besteht aus einem Stahlrahmen, der durch vier Stelzen mit den Rädern verbunden ist und auf dem zwei Photovoltaikpanels befestigt sind. Alle weiteren Geräte werden an diesem Rahmen befestigt. Die Kamera ist an einer Stange auf dem Roboter angebracht und bildet das künstliche Auge des Roboters. Sie lenkt ihn und dient zur Pflanzenerkennung.

Die GPS RTK Sensoren befinden sich ebenfalls vorne am Roboter. Der Roboter wird mit einem Elektromotor, der an der Radnabe der beiden Vorderräder angebracht ist, angetrieben. Zwei Behälter mit dem Pflanzenbehandlungsmittel sind vorne am Rahmen unterhalb der Solarpanels befestigt. Ein mit drei Greifarmen ausgerüstetes Gehäuse (in der Industrie als Delta-Arm bezeichnet) ist ebenfalls am Rahmen in der Mitte unterhalb jedes Solarpanels befestigt. An jedem Arm sind die Doppelstäbe mit einem Gelenk montiert, damit sich der mit zwei Düsen ausgestattete Kopf bewegen kann.

Durch die getrennte Düsenzuführung können pro Anwendung bei Bedarf zwei verschiedene Produkte ausgebracht werden. Der neuralgische Punkt des Roboters ist und bleibt seine Intelligenz, sprich der Bordcomputer. Dieser ist ebenfalls am Rahmen im vorderen Bereich des Roboters und geschützt durch die Photovoltaikpanels fixiert.

Um den Transport des Roboters von einer Parzelle zur anderen zu gewährleisten, ist eine Befestigungsvorrichtung für die Dreipunktkupplung des Traktors vorgesehen. Der Roboter wird unter den Stützarmen befestigt und kann auf diese Weise problemlos transportiert werden.

Präzision ist wichtig

Im Feld kann die Kamera die angebaute Kultur und die Unkräuter erkennen. Das Kamerabild wird an den Computer übermittelt, der den beiden Roboterarmen anzeigt, welche Pflanzen zu behandeln sind. Die Kamera stellt zudem sicher, dass die Saatreihen erkannt werden und die Navigation angepasst wird, wenn das Reihenende erreicht ist. Die Del-ta-Arme sind Roboterarme, die von der ETH Lausanne in den 1980er Jahren entwickelt wurden und bei den «pick and place» Anwendungen zum Einsatz kommen, beispielsweise beim Bestücken von Pralinenschachteln am Fliessband. Die Arme sind extrem leicht und flink, damit sie sich mit möglichst geringem Zeitverlust von einer Pflanze zur nächsten zu bewegen können. Bei der Behandlung mit einer Mikrodosis des Unkrautmittels, das mit einer konischen Strahldüse ausschliesslich in und zwischen den Saatreihen wachsenden Unkräuter gespritzt wird, ist Präzision besonders wichtig. Die Geschwindigkeit bei diesen Einsätzen ermöglicht ein rasches Vorankommen des Roboters in der Kultur. Das zweiteilige Düsensystem ermöglicht die Anwendung von zwei verschiedenen Behandlungsmitteln, das heisst, der Roboter ist mit zwei Tanks und den beiden Zuführungen zu den Spritzköpfen bestückt, die mit je zwei Düsen ausgestattet sind. «Zu den Prinzipien dieses Roboters gehören, standardisierte und leicht erhältliche mechanische Teile zu verwenden. Der Roboter ist ausserdem einfach in der Handhabung. Die Befehle werden über das Smartphone mit verschiedenen Alarmmeldungen abgegeben», erklärt Aurélien Demaurex, Mitbegründer des Unternehmens. «Eine Bioversion ist gegenwärtig in Entwicklung.»

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Der Roboter an der Arbeit in einem Rübenfeld .

(Bild: Jean-Pierre Burri)

Weniger Spritzmittel

Der autonome Unkrautroboter wird von seinen Entwicklern als Ergänzung zur Standardunkrautbekämpfung und als Lösung für eine Nachbehandlung empfohlen. Er wird relativ lange während der Vegetationsperiode eingesetzt: Im Frühjahr und Sommer für die Unkrautbekämpfung in Wiesen und Zwischenkulturen, von Mai bis Juni in Rübenkulturen und im Herbst für die Unkrautbehandlung von Rapskulturen. Die ausgebrachte Spritzmittelmenge ist zwanzigmal geringer als bei einer herkömmlichen Unkrautbehandlung. Gespritzt wird ausschliesslich auf die Unkräuter, zudem ist die Anwendung äusserst einfach. 

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