Wegweisendes Forschungsprojekt für die Landwirtschaft: Agrar-Team am Campus Steyr der FH Oberösterreich untersucht autonomen Hackroboter in Feldversuchen

Beikräuter effektiv zu bekämpfen wird sowohl für biologisch als auch für konventionell geführte landwirtschaftliche Betriebe immer herausfordernder. Neue Umweltauflagen verlangen eine Reduktion von Pflanzenschutzmitteln, zudem werden immer weniger Wirkstoffe zugelassen. Biologisch wirtschaftende Betriebe verzichten schon jetzt auf Herbizide und haben deshalb hohe Kosten, weil meist manuelles Bearbeiten zusätzlich zur Maschinenhacke nötig ist.

Außerdem versuchen vor allem Gemüse- und Sonderkulturbaubetriebe, die Herbizid-Reduktion mit digitalen Helfern zu erreichen. Neben traditionellen Geräten zur mechanischen Beikrautregulierung, die an einen Traktor angekoppelt werden, kommen bereits versuchsweise Roboter zum Einsatz. Denn die Hacktechnik wird noch wirkungsvoller, wenn die Maschine selbst mit Hilfe von Kameras zwischen Nutzpflanze und Beikraut unterscheiden kann. Künstliche Intelligenz kommt dabei ins Spiel. Unterschiedliche Technologien sind schon auf dem Markt bzw. befinden sich in der Prototypphase.

Ein Team rund um FH-Professor Michael Schmidthaler, Leiter des Studiengangs Agrarmanagement und -Innovation am Campus Steyr der FH OÖ, testet im Forschungsprojekt „NextGen:CropCare“ diese nächste Generation der Kulturpflege, indem es diese unterschiedlichen Systeme unter die Lupe nimmt. „Wir analysieren mit Hilfe von Feldversuchen deren Praxistauglichkeit und prüfen, wie wirtschaftlich, effektiv und effizient diverse Hacktechnologien arbeiten“, sagt Schmidthaler. Das Land Oberösterreich unterstützt das dreijährige Projekt mit insgesamt 85.000 Euro an Fördermitteln. Denn die Ergebnisse dieser Forschung sollen maßgeblich zur nachhaltigen Weiterentwicklung der oberösterreichischen Landwirtschaft beitragen. Einen Teil bringt zudem die Fachhochschule OÖ als Eigenleistung ein. Es wurden zwei Mitarbeiter ausschließlich für das Projekt angestellt. Weiters arbeiten drei Masterstudenten am Projekt mit. „Wir hoffen, dass unsere Erkenntnisse dazu beitragen werden, dass die Landwirte für sich fundierte Entscheidungen bezüglich Hacktechnik treffen können“, sagt Schmidthaler.

Landtechnik-Hersteller, Bauern, FH Oberösterreich und Schulen kooperieren

Mit Pöttinger aus Grieskirchen und Einböck aus Dorf an der Pam haben zwei oberösterreichische Agrartechnik-Unternehmen gute technologische Lösungen für herkömmliche moderne Hacktechnik in ihren Programmen. Pöttinger stellt als Projektpartner ein Hackgerät zu Testzwecken zur Verfügung. Ebenso beteiligt sich CNH Industrial aus St. Valentin mit einem Traktor. Weiters auf dem Prüfstand ist der Hackroboter Farming GT des deutschen Start-Ups Farming Revolution GmbH aus Ludwigsburg, der knapp vor der Marktreife steht. Diese autonome Maschine kann nicht nur zwischen der Reihe, sondern auch in der Reihe hacken. Damit das selbstlernende Kamerasystem die Pflanzen auch richtig erkennen kann, greift es auf eine umfangreiche Datenbank an Bildern von Nutzpflanzen in unterschiedlichen Wachstumsphasen und Standortvarianten zurück. Diese erweitert sich kontinuierlich. GPS- und kameraunterstützt jätet der Roboter damit nur Pflanzen, die nicht auf dem Feld sein sollen. Außerdem fährt er elektrisch, wobei ein Generator immer wieder auflädt, wenn der Akku leer ist. Die autonom fahrende Maschine kann Tag und Nacht betrieben werden.

Am Forschungsprojekt beteiligt sich eine Reihe an bäuerlichen Betrieben. Auch höhere landwirtschaftliche Schulen und die HTL Ried für Maschinenbau sind mit von der Partie. Testfelder befinden sich in Hargelsberg, an der HBLA Elmberg und in Kronstorf. Es handelt sich sowohl um biologische als auch um konventionelle Flächen. Parallel zu diesem Projekt läuft noch heuer in Kooperation mit der HBLA Francisco Josefinum Research in Wieselburg ein Testlauf mit dem Farming GT. Der Hackroboter ist im Grenzraum von Nieder- zu Oberösterreich auf einem biologischen Zuckerrübenfeld im Einsatz. Die gewonnenen Erkenntnisse werden in die FH-Forschungsarbeit einfließen.

Teststart mit sehr hochwertigen Kulturpflanzen

Zu Beginn der Versuchsreihe stehen jene Kulturen im Mittelpunkt, mit denen sich hohe Erträge bei gleichzeitig aufwändiger händischer Arbeitsleistung erwirtschaften lassen. „In Zuckerrüben ist die Software bereits sehr gut und zeigt im Versuch gute Ergebnisse mit nahezu fehlerfreier Pflanzenerkennung“, sagt Schmidthaler. Auf einer weiteren Versuchsparzelle wird der Einsatz in der Sonderkultur Schwarzkümmel getestet. Da für diese Kultur allerdings noch keine Bilddaten für die Software vorhanden sind, werden diese derzeit erstellt und von den Ingenieuren des Unternehmens Farming Revolution gelabelt. Die ersten aktiven Hackeinsätze mit dem Roboter in dieser Kultur werden voraussichtlich im Frühjahr 2025 erfolgen.

Mehr Probleme machen dem Kamerasystem derzeit Kulturpflanzen, die besonders hoch werden. Die Kamera ist aufgrund der befestigten Höhe und der Sichtweise aus der Vogelperspektive auf den Bestand auf eine Pflanzenhöhe von ca. 40 Zentimeter beschränkt. Durch eine rasche Jugendentwicklung ist diese beispielsweise bei der Sonnenblume schnell erreicht.

„Computertechnologien könnten künftig sich wiederholende Tätigkeiten übernehmen und dazu beitragen, menschliche Arbeitskraft sinnvoller einzusetzen. Jetzt prüfen wir, ob das tatsächlich bei dieser oder jener Kultur gut funktionieren kann,“ sagt der FH-Professor.