Mit Künstlicher Intelligenz gegen Unkraut

Große Landmaschinen, Mähdrescher oder Traktoren – das sind die Fahrzeuge, die einem bei „Maschinenbau“ und „Landwirtschaft“ in den Sinn kommen. Fenntec jedoch schafft eher das Gegenteil: einen kleinen Roboter, der statt großer Traktoren und Herbiziden auf den Feldern das Unkraut bekämpfen soll. Im Juni 2019 haben die drei Gründer von Fenntec, Manuel Ufheil, Dr. Frank Stollmeier und Johannes Schulz, das EXIST-Gründerstipendium erhalten. Damit können sie nun ihre Idee, einen Unkraut jätenden Roboter zu bauen, weiter entwickeln.

Johannes und Manuel hatten vor etwa eineinhalb Jahren – also noch bevor Anfang 2018 die Diskussion um Glyphosat großflächig entbrannte – den gleichen Gedanken: Sie wollten einen Roboter erschaffen, der Pestizide ersetzen kann. Bei Manuel gab ein Forschungsartikel den Anstoß, in dem festgestellt wurde, dass in den letzten 25 Jahren die Anzahl der Fluginsekten um 75 Prozent zurückgegangen ist. Ein Grund hierfür stellt der hohe Einsatz von Pestiziden dar. Daraus entstand die Idee, den Giften mit einer Maschinenbau-Lösung den Kampf anzusagen und mit dem Studium etwas Sinnvolles anzustellen. Am Institut für Mechatronische Systeme begann schließlich die „richtige“ Geschichte von Fenntec. Im dortigen Accelerator entwickelten sie ihre Idee weiter, erhielten eine erste Finanzierung und bauten den ersten Prototyp.

Wie alle Projekte brauchte auch der Roboter einen Namen. Also suchte Manuel nach berühmten Persönlichkeiten, die Namensspender für ein revolutionäres Landwirtschaftsprodukt sein könnten. Der damals erste benzinbetriebene Traktor wurde von John Froehlich von der Dampfmaschine auf einen Motor umgerüstet – entsprechend wählte er den Namen „John“. Doch im Gegensatz zum großen Bruder ist „John“ von einem Akku betrieben und spart damit zusätzlich Emissionen ein.

Der Roboter “John” erkennt die Gemüsepflanzen anhand der Bilder, die ihm eingegeben werden. Die restlichen Pflanzen sind “Unkraut” und werden gejätet.

Die Unkrauterkennung funktioniert de facto über ein neuronales Netz. Der Roboter bekommt tausende Bilder zur Verfügung gestellt, darin wird zum Beispiel der Trieb einer Zwiebel als „gut“ markiert. Der Rest, der noch auf dem Feld wächst, wird als Unkraut klassifiziert und entfernt. Je mehr Bilder „John“ bekommt, desto „klüger“ wird er, kann die Pflanzen besser unterscheiden und wird beim Jäten immer präziser. Erste Tests wurden in kleinerem Rahmen auf einem Feld bei einem Wachstumsstadium durchgeführt. Wenn die Pflanze wächst, braucht es neue Daten und Bilder, die der künstlichen Intelligenz zur Verfügung gestellt werden. „Man muss von den ganzen Wachstumsstadien Bilder haben, aber auch von verschiedenen Feldern. Je mehr Unterschiede in den Bildern enthalten sind, zum Beispiel wenn der Boden mal nass ist oder die Sonne scheint, desto stabiler wird die Erkennung“, erklärt Manuel zur Funktionsweise, „aber am Anfang ist der Roboter vergleichbar unerfahren wie ein kleines Kind.“

Da vor allem im Bio-Anbau hohe Kosten durch das Unkrautjäten entstehen, könnte der Roboter helfen, gerade bei Kleinbauern Geld einzusparen. „Wir haben uns angeschaut, wo im Bio-Anbau die höchsten Kosten entstehen und das war beim Unkrautjäten im Gemüseanbau. Anfangs wird das noch mit dem Traktor gemacht, aber die immer präziser ablaufende Arbeit passiert vor allem von Hand. Dazu kommt, dass Bauern zunehmend Schwierigkeiten damit bekommen, entsprechende Erntehilfen einzustellen“, erzählt Manuel zur Motivation ihrer Arbeit. „Bei Pflanzen wie Karotten, Zwiebeln und Zuckerrüben muss man vergleichsweise richtig viel Handjäten. Einen Landwirt kostet es zirka 1500 Euro pro Hektar und je größer die Fläche ist, umso mehr könnte ein Landwirt mit John einsparen.“ Dadurch könnte möglicherweise nicht nur das Gemüse billiger, sondern auch das Problem der Bodenverdichtung reduziert werden, da „John“ im Vergleich zu einem Traktor zirka um den Faktor 100 leichter ist.

„Wir hoffen, dass wir innerhalb eines Jahres den Roboter so weit haben, dass er vollständig funktioniert – zwar noch nicht als Serienprodukt, sondern eher als perfektionierten Prototyp. Was wir dann brauchen, sind Investoren, die mit uns eine nachhaltige Zukunft schaffen wollen“, gibt Manuel Ufheil seine Einschätzung zur Zukunft ab. Übrigens: Derzeit suchen sie noch Mitarbeiter, die ihre Abschlussarbeit bei ihnen schreiben und sie bei der Weiterentwicklung unterstützen möchten.

Interessiert? Dann schau gleich hier vorbei: www.fenntec.de


Interview und Text: Franziska Huber

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