Robotik auf der digitalen Weide

In der kleinräumigen Landwirtschaft Schleswig-Holsteins, geprägt durch Knicks, Wasserläufe und in der Geest Entwässerungsgräben, ist das Instandhalten von Weideflächen mit großem Aufwand verbunden. Vor allem für kleine Bewirtschaftungsflächen ist die Rüstzeit von Landmaschinen ein insbesondere bei wiederholt auftretenden Arbeiten (bspw. dem Freischneiden von Zäunen, Entfernen von Unkraut/Ampfer) ein entscheidender Faktor. In Zeiten mangelnder Verfügbarkeit von Arbeitskräften ist es wünschenswert, Hochtechnologie gerade auch bei Klein- und Kleinstbetrieben im Biolandbau einzusetzen. Hier sehen wir auf lange Sicht ein Einsatzfeld für standardisierte, mobile Kleinrobotik. Durch das Erstellen eines „digitalen Zwillings“, einer digitalen Erfassung und Darstellung für Weideland, entsteht eine Plattform, die von Landwirt:innen einfach genutzt werden kann, um automatisierte Arbeitsvorgänge zu definieren. Dafür ist eine genaue Kenntnis der Topologie der Weidefläche und der Position der Robotersysteme erforderlich, die durch eine Kombination unterschiedlicher Technologien (dGPS, Laserscan, optische Sensoren, etc.) erzeugt wird. Beispielhaft werden wir in unserem Projekt zwei Arbeitsvorgänge in diesem „digitalen Zwilling“ implementieren und im Feldversuch umsetzen. Je nach Arbeitsvorgang setzt der Roboter dabei unterschiedliche Sensordaten ein: auf großen Flächen wird Navigation mittels herkömmlichen GPS durchgeführt, im Nahfeld wird auf Kurzdistanz-Sensoren wir stereoskopische Bildgebung und LIDAR zurückgegriffen. Bei hochgenauen Anwendungen setzen wir eine im KRIBL-Projekt erforschte Sensortechnik ein, um stromführende Drähte zentimetergenau zu orten und den Roboter daran hochgenau auszurichten. Der erste prototypische Arbeitsvorgang stellt das Freischneiden stromführender (Weide-)Zäune dar. Dazu wird die neuentwickelte Sensortechnik in eine bestehende Roboterplattform (modifizierter Clearpath Jackal) und eine im KRIBL-Projekt im Entstehen begriffene Eigenkonstruktion (IDE DataArc) integriert. Basierend auf diesen Sensordaten navigiert der Roboter zentimetergenau am Zaun entlang. Schneidwerke werden automatisch so positioniert, dass ein optimaler Schnitt ohne Berührung oder Beschädigung des Zauns erfolgt. Durch Sekundärsensorik wird ein weitestgehender Schutz von Kleinsäugern und Bodenbrütern realisiert. Ebenso werden als zweites Ziel auf der mobilen Robotik-Plattform Methoden des maschinellen Lernens eingesetzt, um Rumex-Pflanzen zu erkennen, zu kartieren und abzumähen, um sie mittelfristig in ihrem Wuchs zu hemmen.