Phoenix auf dem Digital-Gipfel 2022
Der Agrar-Roboter „Phoenix“ der Universität Hohenheim stand im Mittelpunkt des Digital-Gipfels 2022 in Berlin. Bundeskanzler Olaf Scholz wählte das schwäbische Multitalent als sogenanntes Kanzler-Exponat aus und informierte sich über dessen Potenziale für eine zukunftsfähige Landwirtschaft, die Umwelt- und Artenschutz integriert.
Bereits im Mai 2022 hatte Phoenix bei der G7-Agrarministerkonferenz an der Universität Hohenheim für Aufsehen gesorgt. Sein Ruf eilte dem Roboter nun bis in die Hauptstadt voraus, wo er als Beispiel für innovative Digitalisierung in der Agrarwissenschaft präsentiert wurde.
Punktgenaue Feldarbeit für mehr Umwelt- und Artenschutz
Auf den Versuchsfeldern der Universität Hohenheim trägt der Multifunktions-Roboter bereits dazu bei, den Einsatz von Dünger und Pflanzenschutzmitteln erheblich zu reduzieren. Als Leichtgewicht mit einem bodenschonenden Bandlaufwerk verhindert Phoenix die Verdichtung des Bodens. Durch seinen gezielten Einsatz kann er die Agrarwirtschaft mit den Zielen des Umwelt-, Klima- und Artenschutzes in Einklang bringen.
Diese Möglichkeiten ergeben sich aus der Vernetzung von Robotern und anderen Maschinen über das Internet der Dinge sowie durch den Einsatz künstlicher Intelligenz. Letztere analysiert große Datenmengen aus der Land- und Lebensmittelwirtschaft, wie Prof. Dr. Hans W. Griepentrog dem Bundeskanzler erläuterte.
„In der Landwirtschaft 4 erfassen Drohnen den Zustand von Äckern mit Kameras und Lasersensoren. Die künstliche Intelligenz beurteilt, an welchen Stellen Wasser, Dünger oder Pflanzenschutz benötigt werden. Die digitale Technik steuert auch die Roboter, die die Felder punktgenau bearbeiten. Die Landwirte sparen Betriebsmittel – Klima, Umwelt und Artenvielfalt werden geschont“, so der Agrarwissenschaftler der Universität Hohenheim.
Verzicht auf synthetische Pflanzenschutzmittel
Einige Forschungsprojekte der Universität Hohenheim nutzen Phoenix, um vollständig auf synthetische Pflanzenschutzmittel zu verzichten. Der Roboter ist dafür mit spezieller Technik ausgestattet.
„Hier in der Front des Roboters befindet sich intelligente Sensorik, die Kulturpflanzen von Unkraut unterscheiden kann“, erklärt Prof. Dr. Griepentrog. Der Roboter erfasst Pflanzen mittels Kamera- und Lasersensoren und wertet die Daten in Echtzeit mithilfe künstlicher Intelligenz aus.
Am Heck des Roboters befinden sich Werkzeuge, die Unkräuter mechanisch entfernen, ohne Pflanzenschutzmittel einzusetzen. „Verschont bleiben Kulturpflanzen und weitgehend die Begleitflora, die das Wachstum der Kulturpflanze fördert und Lebensraum für Insekten bietet“, ergänzt Alexander Stana, Doktorand der Agrartechnik in Hohenheim.
Bodenschonender Einsatz beim Pflanzen von Weißkohl
Phoenix kann auch für weitere Aufgaben eingesetzt werden, wie das Ausbringen von Getreidekörnern in Einzelkornsaat oder das energiesparende und bodenschonende Pflanzen von Weißkohl. Bisher werden für das Setzen von Kohl-Setzlingen schwere Schlepper mit breiten Scharen verwendet, die den Boden aufreißen.
Nils Lüling, der bei Prof. Dr. Griepentrog promoviert, entwickelte stattdessen ein aufklappbares Schar für Phoenix. Im zusammengeklappten Zustand zieht das Gerät nur eine dünne Furche. Nur alle 60 Zentimeter klappt das Schar auf volle Breite auf, sodass der Boden nur dort geöffnet wird, wo es notwendig ist. Dies reduziert den Zugkraftbedarf und spart Energie.
Durch ein Plexiglasrohr lässt Phoenix anschließend die Setzlinge präzise in den geöffneten Boden fallen. Eine Kamera überwacht dabei Abstand und Position der Pflanzungen.
Testeinsatz für den Baumschnitt auf Streuobstwiesen
In einem weiteren Forschungsprojekt trainierten die Wissenschaftler den Multifunktionsroboter, Strukturen von Baumkronen auf Streuobstwiesen zu erkennen und deren Pflegezustand zu beurteilen. Dies ist wichtig, da diese ökologisch wertvolle Kulturlandschaft vielerorts aufgrund mangelnder Pflege zurückgeht.
Dazu wurde Phoenix mit einem Scanner ausgestattet, der die Umgebung als dreidimensionale Punktewolken erfasst. Mithilfe künstlicher Intelligenz entsteht daraus ein digitales Abbild, ein „Digital Twin“ des Baumes. Dieser soll Phoenix befähigen, Entscheidungen über den Baumschnitt zu treffen, die entweder vom Roboter selbst oder von ungeschultem Personal umgesetzt werden können.
Kostengünstiges Leichtgewicht mit eigener Energieversorgung
Prof. Dr. Griepentrog sieht den Haupteinsatz von Phoenix weiterhin auf dem Acker. Seine Vision sind Schwärme kleiner Phoenix-Roboter, die autonom und schonender über die Felder navigieren, um präziser zu arbeiten, als es große und schwere Landmaschinen könnten.
„Die Geräte sind leicht und kostengünstig. Und den Strom können Landwirte selbst durch PV-Anlagen oder im Blockheizkraftwerk mit Biogas produzieren“, betont der Agrarwissenschaftler der Universität Hohenheim.
Sein zentrales Anliegen auf dem Digital-Gipfel war es, die Innovationskraft der Agrarwissenschaft im Bereich der Digitalisierung aufzuzeigen. Diese Botschaft erreichte Bundeskanzler Olaf Scholz bereits im Vorfeld.