Kürzlich entwickelte ein Team der Washington State University einen Erdbeerpflückroboter, der ein KI-Vision-System mit weichen Silikongreifern kombiniert. Er nutzt einen Ventilator, um Blätter aufzublasen und so versteckte Früchte präzise zu pflücken. Labor- und Feldtests zeigten, dass der Roboter eine 80-prozentige Erdbeererkennungsrate und eine 93-prozentige Erkennungsrate bei Verschlüssen erreichte. Dieser Durchbruch markiert einen wichtigen Schritt hin zur Kommerzialisierung der Roboterernte auf Freilandfarmen.

Erdbeeren sind weich und werden leicht von Blättern verdeckt, wodurch sie bei der Ernte beschädigt werden können. Dies stellt eine erhebliche Herausforderung für die Entwicklung von Ernterobotern dar. Ein Team unter der Leitung der Washington State University hat einen neuen Ernteroboter entwickelt, der über ein Bildverarbeitungssystem mit künstlicher Intelligenz, flexible Silikonfinger und ein Lüftersystem verfügt, das Blätter aufbläst und so versteckte Früchte präzise lokalisieren und ernten kann.

Das Design und die Testergebnisse des Roboters wurden in der Juli-Ausgabe der Zeitschrift „Computers and Electronics in Agriculture“ veröffentlicht. Der Hauptautor des Artikels, Zixuan He, promovierte an der WSU und ist derzeit Postdoktorand an der Universität Aarhus in Dänemark. Zu den Co-Autoren gehören Manoj Karkee, ehemaliger WSU-Professor für Agrarautomatisierungstechnik (jetzt an der Cornell University), und Qin Zhang, emeritierter Professor am WSU Center for Precision and Automated Agriculture.

Der 20 Milliarden Dollar schwere Erdbeermarkt soll in den nächsten zehn Jahren jährlich um 6 % wachsen. Arbeitskräftemangel plagt die Branche jedoch weiterhin, treibt die Kosten in die Höhe und kann die Ernten einschränken. Trotz jahrelanger Forschung und Entwicklung an Universitäten und im privaten Sektor ist die kommerzielle Anwendung von Ernterobotern nach wie vor begrenzt. Erdbeeren sind oft von Blättern verdeckt, sodass sie für Roboter schwer zu erkennen und zu pflücken sind.

„Solche innovativen Lösungen sind entscheidend für die Verbesserung der Zugänglichkeit und Effizienz der Obsternte und erhöhen die praktische Anwendbarkeit von Ernterobotern erheblich“, so Karkee. Frühere Forschungen konzentrierten sich auf den Anbau in Gewächshäusern oder „Hochhäusern“ (wo die Früchte unter der Pflanze hängen und so weniger Schatten spenden), doch das WSU-Team hat ein ausgefeilteres System für den Freilandanbau entwickelt.

Der Roboter ist mit einer vierrädrigen Plattform und einem KI-Vision-System ausgestattet. Eine 3D-Kamera erfasst gleichzeitig Farbbilder und Tiefeninformationen, und ein maschinelles Lernmodell gleicht Fruchtmerkmale mit räumlichen Daten ab, um die Erdbeeren zu lokalisieren. Eine wichtige Innovation ist das Lüftersystem: Ein Kanal neben dem Softgreifer sorgt für einen gleichmäßigen Luftstrom und drückt die Flügel zur Seite, damit der Greifer an die Früchte gelangen kann. Experimente haben gezeigt, dass die Pflückrate ohne Lüfter 58 % beträgt und mit Lüfter auf 74 % steigt.

Derzeit benötigt das System durchschnittlich 20 Sekunden, um eine Erdbeere zu pflücken. In Zukunft sind weitere Verbesserungen bei Effizienz und Geschwindigkeit erforderlich. He Zixuan erklärte, dass das Fächersystem erweitert werden könnte, um auch andere Feldfrüchte wie Weintrauben robotergestützt zu ernten, bei denen Behinderungen ein Problem darstellen. Er ist davon überzeugt, dass Roboter menschliche Arbeitskräfte kurzfristig nicht vollständig ersetzen, sondern vielmehr eine wirksame Ergänzung bei Arbeitskräftemangel darstellen werden: „Auch wenn sie manuelle Arbeit derzeit nicht vollständig ersetzen können, sind sie eine vielversprechende Ergänzung, wenn die Feldarbeit nicht ausreicht.“

Weitere Informationen: Zixuan He et al., „Verbesserung der Pflückeffizienz unter erschwerten Bedingungen: Design, Entwicklung und Feldbewertung eines innovativen Erdbeerpflückroboters“, Computer und Elektronik in der Landwirtschaft