Landwirtschaftliche Roboter:Ein revolutionäres Werkzeug für Landwirte weltweit

Landwirtschaftliche Roboter haben sich als wertvolles Werkzeug für Landwirte auf der ganzen Welt erwiesen. Erfahren Sie, wie sie die Landwirtschaft automatisieren und verbessern und wo Sie sie beziehen können.

Die Landwirtschaft wurde seit der industriellen Revolution zunehmend mechanisiert und automatisiert. Künstliche Intelligenz bringt diese Automatisierung auf ein noch höheres Niveau. Der Einsatz von KI überschneidet sich mit dem, was heute als „Präzisionslandwirtschaft“ bezeichnet wird. Es geht darum, Inputs wie Düngemittel, Pestizide, Herbizide und Wasser zu reduzieren und gleichzeitig die Erträge zu steigern.

Der weltweite Jahresmarkt für landwirtschaftliche Roboter wird 2021 auf 24,5 Milliarden US-Dollar geschätzt. Laut einem auf Statista veröffentlichten Bericht soll er im Jahr 2024 auf 74,5 Milliarden US-Dollar anwachsen.

Dieser Artikel untersucht landwirtschaftliche Roboter anhand der folgenden Themen:

• Luftbildroboter
• Sä- und Sprühroboter
• Roboter für die Obst- und Gemüseernte
• Autonome mobile Roboter (AMRs) für Baumschulen, Obstgärten und Gewächshäuser
• Unkraut jäten
• Roboter-Gewächshäuser

Luftbildroboter

Der Einsatz von Luftdrohnen zur Inspektion von Pflanzen aus der Luft ist gut etabliert. Luftaufnahmen liefern wertvolle Erkenntnisse über die Pflanzengesundheit und den Bodenzustand. Die akzeptierte Methode zur Überwachung des Pflanzenwachstums ist die Verwendung von Karten mit normalisiertem Differenzvegetationsindex (NDVI). Aber es geht nicht nur darum, die Daten passiv zu untersuchen. Die NDVI-Daten können auf Traktoren heruntergeladen werden. Intelligente Landmaschinen verwenden die Daten, um die Düngemittelausbringung zu steuern.

Es gibt einen robusten Markt für Flugdrohnen für die Landwirtschaft mit vielen Optionen zur Auswahl.

Hier sind einige der Überlegungen beim Kauf einer Luftdrohne für die Landwirtschaft.

Typen von Luftdrohnen für die Landwirtschaft

Es gibt drei Haupttypen von unbemannten Luftfahrzeugen (UAVs), die in der Landwirtschaft verwendet werden.

Fixed-Wing-Drohnen

Eine Starrflügler-Drohne hat Flügel wie ein Flugzeug und oft nur ein oder zwei Propeller. Eine solche Drohne kann länger in der Luft bleiben als Drehflügeltypen. Lange Flugzeiten sind ein Vorteil für die heutigen riesigen Farmen. Aber sie brauchen einen glatten Strip für Start und Landung und sind schwieriger zu steuern als Copter.

Rotary Wing Drohnen

Drehflügeldrohnen haben mehrere Rotoren mit Rotorblättern wie Hubschrauber. Die gängigsten Konfigurationen verfügen über vier Rotoren (Quadcopter) oder sechs Rotoren. Manche Drohnen haben noch viel mehr. Drehflügeldrohnen sind einfacher zu kontrollieren als Starrflügeldrohnen. Da sie senkrecht starten und landen können, benötigen sie keine Landebahnen. Drehflügeldrohnen sind in der Regel günstiger als Starrflügelmodelle.

Hybrid-Drohnen

Hybriddrohnen heben senkrecht ab und können dann während des Fluges in einen Gleitmodus wechseln. Sie vereinen damit die Vorteile der beiden anderen Drohnenarten. Hybriddrohnen versprechen die längere Flugzeit der Starrflügler und die einfache Handhabung der Drehflügler. Hybriddrohnen sind jedoch komplexer, schwerer und teurer. Auch ist die Technik noch nicht so ausgereift wie bei den anderen beiden Typen.

Typen von Sensoren, die in landwirtschaftlichen Drohnen verwendet werden

Die Art der Sensoren, die die Drohne trägt, bestimmt die gesammelten Informationen. Hier sind einige der gängigsten Arten von Sensoren.

RGB-Kameras

Ein RGB-Sensor wird auch als True-Color-Kamera bezeichnet. RGB-Sensoren werden so genannt, weil sie Licht in drei Komponenten erkennen:Rot, Grün und Blau. Die von RGB-Kameras erzeugten Bilder sind wie das menschliche Sehen.

Multispektralkameras

Wie der Name schon sagt, detektieren Multispektralsensoren Licht in einem Frequenzband. Zwei besonders nützliche Frequenzbänder für die Landwirtschaft sind Infrarot und das „Rote Kantenband“. Gesunde Pflanzen reflektieren Infrarotlicht stärker als gestresste Pflanzen. Das Rotrandband liegt zwischen dem Rotband und dem Infrarot. Das im roten Randstreifen reflektierte Licht korreliert auch stark mit der Pflanzengesundheit.

Thermo

Wärmebildkameras helfen bei der Erkennung von Pflanzenstress – insbesondere Wasserstress.

LiDAR

Lichterkennungs- und Entfernungssensoren sind schwerer und teurer als die anderen drei oben genannten Sensortypen. Sie werden verwendet, um Geländehöhen zu kartieren und werden häufiger in bemannten Flugzeugen eingesetzt.

Kauf- oder Abonnementdienst

Ein Landwirt muss keine Luftdrohne kaufen, um von ihren Vorteilen zu profitieren. Sie haben auch die Möglichkeit, einen Vertrag mit einer Agentur abzuschließen, die Luftbildaufnahmen als Dienstleistung anbietet. Sie können einen Dienst abonnieren, der die Bildgebung regelmäßig für Sie durchführt. Das Abonnieren eines Dienstes kann eine attraktive Option für diejenigen sein, die sich nicht die Zeit nehmen möchten, die neue Technologie zu erlernen.

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Sä- und Sprühroboter

Drohnen zum Säen und Spritzen sind zwar noch neu, aber im Handel erhältlich. Einige der großen Namen in landwirtschaftlichen Fahrzeugen bieten jetzt autonome Spritz- und Saatdrohnen an.

Jeder UAV-Pilot, der in den USA eine Drohne fliegen möchte, die beim Start mehr als 55 Pfund wiegt (einschließlich Fracht), muss laut einem Artikel in builtin.com bei der Federal Aviation Administration (FAA) eine Ausnahmegenehmigung beantragen. Folglich begrenzen viele Drohnenhersteller ihre Nutzlastkapazität, um dieses Hindernis zu umgehen.

Sädrohnen werden hauptsächlich für Zwischenfrüchte eingesetzt. Das Anpflanzen von Zwischenfrüchten ist eine Praxis der Bodengesundheit. Zwischenfrüchte tragen dazu bei, die Bodenerosion zu begrenzen und die Verschmutzung durch Wasserabfluss zu reduzieren. Luftdrohnen eignen sich am besten für die Aussaat an Stellen, die für Traktoren und Erntemaschinen schwer zu erreichen sind.

Beim Sprühen und Säen von Drohnen ist die Nutzlastkapazität ein entscheidender Faktor. Achten Sie auf die Größe des Tanks und die Spritzbreite. Die Drohne muss über eine ausreichend starke Batterie und Hubfähigkeit verfügen. Die Kombination dieser Faktoren bestimmt, wie viele Hektar gleichzeitig besprüht werden können.

Anspruchsvollere Drohnen haben eine Feldstation, die eine Heimatbasis für das UAV bietet. Ein Anbieter bietet eine Feldstation mit automatischer Tanknachfüllfunktion an. Außerdem tauscht die Feldstation völlig autonom die alte Batterie gegen eine neue aus.

Fortschrittliche autonome Spritzdrohnen verwenden Radar und andere Sensoren, die es ihnen ermöglichen, Hindernissen auszuweichen.

Die meisten Drohnen sind batteriebetrieben. Einige verwenden jedoch Kraftstoff. Der Treibstoff erhöht ihre Nutzlastkapazität und ihre Flugzeit.

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Roboter für die Obst- und Gemüseernte

Obst- und Gemüseernteroboter befinden sich noch im Prototypenstadium. Sie zeigen große Versprechen. Sie können Videos von vielen verschiedenen Arten von Ernterobotern ansehen. Heute sind jedoch nur wenige zum Verkauf verfügbar.

Das End of Arm Tooling (EoAT) von Ernterobotern variiert mit jeder Art von Ernte. Paprika beispielsweise eignet sich mit ihrer glatten, wachsartigen Oberfläche gut zum Greifen mit Saugnäpfen. Tomaten sind zerbrechlicher als Paprika, daher verwenden die Roboter einen Greifer mit weichen Fingern, der die Früchte beim Ziehen dreht, um sie von der Pflanze zu trennen. Erdbeeren sind noch empfindlicher und erfordern besondere Sorgfalt, um sie zu ernten. Zum Beispiel greift ein Ernteroboter den Gegenstand, während er einen Stängelschneider verwendet, um Quetschungen beim Ziehen zu vermeiden.

KI-gestütztes Sehen erkennt die Reife und plant den Weg des Roboterarms, um das Ziel zu greifen. Einige Ernteroboter verfügen über einen Knickarm, der auf einem Fahrgestell mit Rädern fährt. Andere fahren auf einer Schiene oder benutzen Gleise wie ein Militärfahrzeug.

Ein besonders auffälliger Ernteroboter verfügt über zwei Flugdrohnen. Die Drohnen sind mit Nabelschnüren, die Strom liefern, an einem Karren mit Rädern befestigt. Die Drohnen fliegen neben dem Karren, finden per Computer Vision die reifen Früchte und pflücken sie mit ihrem Greifer. Nach der Ernte legt die Drohne das Erntegut in einem Behälter im Wagen ab. Der Wagen bewegt sich die Reihe nach unten, während die am Wagen befestigten Drohnen sich nach Bedarf neu positionieren.

Obwohl sich die Einführung noch in der Anfangsphase befindet, ist der Grundsatzbeweis vorhanden. Es ist nur eine Frage der Zeit, bis mehrere Anbieter zur Auswahl stehen.

Heutzutage gibt es nicht viele kommerzielle Möglichkeiten. Eine Ausnahme bildet ein israelisches Unternehmen, das Ernteroboter mit RaaS (Robotics as a Service) anbietet. RaaS befreit den Landwirt von erheblichen Anfangsinvestitionen. Der Bauer kontaktiert Tevel und teilt ihnen die Anzahl der Hektar und die Art der Ernte mit. Der Ernteroboter-Anbieter setzt dann eine Flotte seiner Einheiten ein, um die Ernte durchzuführen. Die Arbeit kann rund um die Uhr ohne Unterbrechungen erfolgen und die Ernte kann mit weniger Arbeitsaufwand schneller erfolgen. Es scheint, dass dieser Dienst derzeit nur in Israel verfügbar ist. Tevels Website sagt, dass es nächstes Jahr Pilotprogramme in Spanien, den USA und Italien durchführen wird.

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Autonome mobile Roboter (AMRs) für Baumschulen, Obstplantagen und Gewächshäuser

AMRs für den Transport von Obst, Gemüse und Topfpflanzen sind im Handel erhältlich, und es stehen einige Anbieter zur Auswahl. Diese Roboter sind Assistenten der Landwirte, die es den Menschen ermöglichen, höherwertige Aufgaben zu erledigen.

In Gärtnereien ist es eine wesentliche, aber ermüdende und zeitraubende Aufgabe, Topfpflanzen zu verteilen. Wenn klein, können Ziersträucher und junge Bäume eng beieinander platziert werden, um den verfügbaren Platz zu maximieren. Wenn sie wachsen und größer werden, brauchen solche Pflanzen Platz, um üppig und umfangreich zu werden. Das Verschieben der Pflanzen, um sie zu verteilen, ist eine Anwendung für AMRs. Einige Anbieter sind auf diese Anwendung spezialisiert.

Für Obstplantagen ist der Transport von Obst vom Ernteort zurück zu einem Sammelpunkt eine gute Anwendung für AMRs. Der AMR unterstützt die menschlichen Kommissionierer, indem er ihnen autonom folgt. Der Roboter trägt Tabletts oder Kästen, in die die Arbeiter das gepflückte Obst ablegen können. Wenn die Trays voll sind, fährt der Roboter autonom zu einem Abholbereich. Der Roboter macht somit das sonst erforderliche Gehen überflüssig. Es steigert die Produktivität, indem es den Arbeitern ermöglicht, weiter zu kommissionieren. Es gibt Anbieter, die diese Art von Roboter anbieten.

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Roboter zum Unkraut jäten

Landwirtschaftliche Roboter, die Unkraut vernichten, sind im Handel erhältlich und werden von mehreren Anbietern angeboten. Einige Unkrautroboter sind für den Hausgarten gedacht. Diese kleinen Roboter sind wie Saugroboter für das Zuhause. Es gibt aber auch Roboter, die größere Farmen bedienen sollen.

Für die kommerzielle Landwirtschaft verwenden einige Unkrautroboter Mikrodosen von Herbiziden. Der Roboter fährt autonom die Pflanzenreihe ab. Es nutzt Computer Vision, um Unkraut von Nutzpflanzen zu unterscheiden. Wenn ein Unkraut identifiziert wird, greifen Roboteraktoren aus. Eine winzige Menge Pestizid wird direkt auf das Unkraut aufgebracht. Folglich werden weit weniger Chemikalien verwendet.

Ein anderer Ansatz beinhaltet die Verwendung von Lasern, um Unkraut zu zappen. Diese Methode verwendet daher keine Chemikalien und ist als biologisch zertifiziert.

Einige Unkrautroboter verfügen über Sonnenkollektoren, um ihren Betrieb zu betreiben, während andere Batterien oder Dieselkraftstoff verwenden.

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Roboter-Gewächshäuser

Indoor Farming hat sich stark verbreitet. Der Indoor-Anbau bietet eine kontrolliertere Umgebung, die für die Präzisionslandwirtschaft von Vorteil ist. Eine kritische Kostensenkung für Gewächshäuser sind LED-Leuchten. Heutige LEDs liefern die gleiche Lichtstärke wie eine Glühbirne bei 85 % weniger Stromverbrauch. KI steuert Beleuchtung, Temperatur, Kohlendioxid und Feuchtigkeit. Und das Klima kann an die Bedürfnisse jeder Kultur angepasst werden. Eine solche Kontrolle bedeutet, dass laut Root AI mit 90 % weniger Wasser als mit herkömmlichen Methoden mehr als das Zwanzigfache der Erntemenge pro Hektar produziert werden kann. Fügen Sie diesem Bild die arbeitssparende Technologie von Robotern hinzu, und das Ergebnis verspricht wirklich revolutionär zu werden.

Zahlreiche Indoor-Farming-Unternehmen bieten ihr Obst und Gemüse zum Verkauf an. Ihre Hauptkunden sind Lebensmittelgeschäfte und Restaurants. Ihre Technologie ist unverkäuflich.

Einige Anbieter verkaufen jedoch die Ausrüstung, um Ihr eigenes automatisiertes Gewächshaus einzurichten.

Ein Unternehmen bietet ein modulares System an, das in eine Vitrine in der Lebensmittelabteilung eines Lebensmittelgeschäfts passt. Der Laden kann zum Beispiel Salat und Kräuter für den Verkauf an seine Kunden anbauen. Das System des Gewächshausunternehmens kann skaliert werden, um eine vertikale Farm zu schaffen, die in der Lage ist, verschiedene Pflanzen zu einem kommerziellen Verkauf anzubauen. Das Unternehmen vertreibt auch Komponenten. Sie bieten spezielle Software zur Steuerung des Klimas und des Nährstoffflusses. Eigene LED-Lampen sind käuflich zu erwerben. Und Fertigation-Einheiten können gekauft werden, um Pflanzen über eine zirkulierende Lösung mit Nährstoffen zu versorgen.

Ein anderes Unternehmen, das Indoor-Farming-Lösungen zum Verkauf anbietet, verfolgt einen neuartigen Ansatz. Ihre Hydrokulturfarm ist für den Betrieb in einem Versandcontainer konzipiert. Die Idee mit dem Versandcontainer senkt die Anschaffungskosten für ein geeignetes Gebäude. Es macht die Farm auch tragbar. Ihre Website lädt Sie ein, ein Angebot einzuholen, und bietet einen ROI-Rechner.

Die Kehrseite der Indoor-Landwirtschaft ist, dass sie energieintensiv ist. Folglich sind solche Betriebe nur für hochwertige Nutzpflanzen wie Obst und Gemüse wirtschaftlich sinnvoll. Sie würden keinen Gewinn erzielen, wenn Sie versuchen, Weizen oder Getreide im Inneren anzubauen. Die Indoor-Landwirtschaft liefert jedoch viel höhere Erträge. Es kann für viele Kulturen eine attraktive Investitionsoption sein.

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So finden Sie den idealen landwirtschaftlichen Roboter für Ihr Unternehmen

HowToRobot ist eine globale Plattform, die Endbenutzer mit Roboter- und Automatisierungslieferanten weltweit verbindet. Wir haben das weltweit größte Verzeichnis von Robotikunternehmen. Mit unserem Ratgeber finden Sie den Robotertyp, den Sie benötigen, der optimal für Ihre Anwendung geeignet ist.

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Bitte beachten Sie, dass es unparteiische HowToRobot-Experten gibt, die Ihnen bei der Navigation durch den Prozess helfen können. Vereinbaren Sie eine Beratung mit einem Fachberater.