Wie Roboter Intensivlandwirtschaft und Rettung der Bienen unterstützen

Eine Gruppe von Forschern der Waseda Universität in Japan hat in Zusammenarbeit mit Sustainergy Company und Sony CSL einen neuen Roboter entwickelt, der effektiv bei der Synekokultur helfen kann. Dabei handelt es sich um eine neue Anbaumethode im Rahmen der Intensivlandwirtschaft, bei der gemischte Pflanzenarten in hoher Dichte angebaut werden.

Die Pflege unterschiedlicher Pflanzenarten mit verschiedenen Wachstumsperioden und -raten, die auf derselben Fläche angebaut werden, ist ein komplexer Vorgang. Die per se dichte Vegetation erfordert häufige Pflege, um Unkraut zu beseitigen. Doch auch weitere Ressourcen sind nötig, um die Ernte zu erleichtern.

Der neu entwickelte SynRobo kann Pflanzen in dichtem Wuchs säen, schneiden und ernten. Seine kleine und flexible Struktur trägt dazu bei, groß angelegte Synkokulturen zu entwickeln. Dies ist ein wichtiger Schritt in Richtung nachhaltiger Landwirtschaft und Kohlenstoffneutralität – und leistet außerdem einen Beitrag zur Erhaltung der biologischen Vielfalt.

Den Forschern zufolge können die meisten derzeit verfügbaren Roboter nur eine von drei Aufgaben in einer einfachen landwirtschaftlichen Umgebung automatisieren: also entweder säen, beschneiden oder ernten. Ein weiteres Problem von herkömmlichen Robotern ist, dass sie oftmals unnötig mit den Pflanzen in Kontakt kommen und sie so beschädigen können, was Wachstum und Ernte beeinträchtigt. Um die Synkokultur alltagstauglich zu machen und auch in größerem Rahmen auszurollen, war es notwendig, einen Schritt weiter zu gehen: Eine innovative Lösung musste her, die das Beste zweier Welten verbindet – die menschliche Arbeit der Landwirte und herkömmliche Roboter. Das Ergebnis ist der SynRobo, wobei „syn“ in der Bedeutung von gemeinsam „mit dem Menschen“ zu lesen ist.

Das Design von SynRobo nutzt einen Mechanismus mit vier Rädern, um sich in unebenem Gelände bewegen zu können. Dank eines Roboterarms, der sich aus- und einfahren lässt, wird es für den Roboter einfach, Hindernisse zu überwinden. Darüber hinaus nutzt das System eine 360°-Kamera, um die Umgebung zu erkennen und dort zielsicher zu steuern. Ein neues Manövriersystem ermöglicht es SynRobo, Hindernissen mit 50 % besserer Leistung auszuweichen und die Betriebszeit im Vergleich zu einer einfachen Steuerung um 49 % zu reduzieren. SynRobo führt auch verschiedene landwirtschaftliche Geräte zum Säen, Schneiden und Ernten mit sich.

Die Forscher entwickelten außerdem effiziente Aussaattechniken. Sie ummantelten Samen verschiedener Pflanzen mit Erde, um Kugeln gleicher Größe zu erzeugen. Dadurch wurden Form und Größe einheitlich, sodass der Roboter das verschiedenartige Saatgut leicht ausbringen konnte.

Robotertechnik zur Rettung der Bienen

Wer hätte gedacht, dass Robotertechnologien auch dazu beitragen könnten, intelligentere Bienenstöcke zu schaffen und damit wertvolle Arbeit zur Rettung der Bienen leisten?

Forschern zufolge ist ein Drittel der Bienenvölker in den Wintermonaten vom Sterben bedroht, oft weil ihnen die zum Überleben notwendige Wärme fehlt. In einer Kooperation des Teams des Artificial Life Laboratory der Universität Graz in Österreich und der École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) in der Schweiz wurde ein Bienenstock entwickelt, der mit einer Technik ausgestattet ist, die ihn im Winter überwacht – und bei Bedarf mit Wärme versorgt.

Darüber hinaus sammelt dieser intelligente Bienenstock Verhaltens- und Sozialinformationen aus der Welt der Bienen, die den Forschern bis dato nicht zugänglich waren. So lassen sich biologische Studien durchführen, die wichtige Hinweise auf das Verhalten sozialer Insekten während der Überwinterungsphase liefern können.

Der neue intelligente Bienenstock ist mit Sensoren und Aktoren ausgestattet. Das sind Technologien, die aus der Robotik stammen. Sensoren wandeln physikalische Eigenschaften in elektrische Signale um. Aktoren tun das Gegenteil, indem sie elektrische Signale in Bewegung oder andere physikalische Aktionen transformieren.

Im Falle der Bienen überwacht das Robotergerät den Gesundheitszustand der Insekten 24 Stunden am Tag sieben Tage die Woche. Werden unterkühlte Bienen entdeckt, können sie zum Beispiel in honigreiche Gebiete umgeleitet oder gezielt mit Wärme versorgt werden. All dies geschieht, ohne die Bienen im Bienenstock zu stören. Sogar im tiefsten Winter lassen sich verschneite Bienenstöcke überwachen und per Handy oder Computer fernsteuern. Das Roboterfeld in der Wabe ermöglicht es, den Bienenstock „remote“ gezielt und präzise mit Wärme zu versorgen und die Bienen in der Wabe so zu leiten, dass sie Orte mit bestimmten Temperaturen aufsuchen und so überleben. Die Sensoren erkennen einen plötzlichen Temperaturabfall automatisch und benachrichtigen betreffende Imker per SMS, die rechtzeitig Gegenmaßnahmen ergreifen können.

Die Initiative ist Teil des Hiveopolis-Projekts, das darauf abzielt, das Überleben der Westlichen Honigbiene in einer Zeit, in der diese Art weltweit bedroht ist, durch Technologie zu sichern. Das Projekt wird von der Europäischen Union mit 7 Millionen Euro über einen Zeitraum von fünf Jahren bis zum 31. März 2024 finanziert.

Interessant: Im Jahr 2022 schätzten Experten den Markt für Agrarroboter auf 7,07 Mrd. USD. Bis 2030 wird er voraussichtlich 24 Mrd. USD erreichen – mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 15,4 % während des Prognosezeitraums. Dies lässt auf weitere Innovationen aus der Welt der Robotik hoffen.