Da es bei der Ernte vielerorts an Arbeitskräften fehlt, arbeiten Forschungsteams an Ernterobotern, die landwirtschaftliche Betriebe unterstützen sollen. Das Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie (ATB) in Potsdam testet nun ein neuartiges 3D-Laserscannersystem, das von Forschenden der Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg entwickelt worden ist. Es soll den Zustand der Pflanzen präzise erfassen und helfen, den richtigen Erntezeitpunkt zu ermitteln. Ziel ist es, damit die Sensorik von Robotern zu verbessern.

Erste Erfolge im Feldversuch

„Für die Produktion gartenbaulicher Erzeugnisse ist das Wissen über das Reifestadium von großer Bedeutung, um Anbau, Erntezeitpunkt und Lagerung optimal steuern zu können“, erklärt ATB-Forscherin Manuela Zude-Sasse, die das System auf einer Versuchsfläche in Potsdam installiert hat. „Gerade vor dem Hintergrund zunehmend variabler Wachstumsfaktoren durch die globale Erwärmung werden präzise Daten zur Fruchtentwicklung immer wichtiger – für wissenschaftliche Modellierungen genauso wie für den zukünftigen Einsatz kommerzieller Ernteroboter.“

Der 3D-Laserscanner ist an einer sogenannten Sensorförderstation montiert, die sich kreisförmig um eine Pflanzung mit 120 gleichmäßig wachsenden Spalier-Apfelbäumen bewegt. Hier soll das wetterfeste Sensorsystem bis November 2025 die Pflanzen kontinuierlich überwachen. Erste Tests verliefen erfolgreich, die Pflanzen lassen sich präzise abbilden und vermessen. Den Forschenden zufolge ist das System in der Lage, die individuellen Apfelbäume und andere Gewächse zuverlässig zu erkennen – eine wichtige Voraussetzung für den automatisierten Ernteeinsatz.

Präzise Pflanzendaten dank moderner Lasertechnik

Das Sensorsystem wurde von einem Würzburger Robotik-Team um Andreas Nüchter in das Projekt eingebracht, das bereits verschiedene optische Geräte und auch ähnliche Laserscanner für Weltraumanwendungen entwickelt hat. Da der Laser für die Augen schädlich ist, wird das System bisher nur in einem kontrollierten Versuchsumfeld eingesetzt.

Das System projiziert drei Wellenlängen auf die Pflanzen – im grünen, roten und Infrarotbereich. Die von den Pflanzen reflektierten Signale ermöglichen eine präzise räumliche Erfassung des Bestands. Durch die separate Messung einzelner Wellenlängen sollen sich auch physiologische Eigenschaften wie der Wassergehalt bestimmen lassen. Das soll die Datengrundlage für Modellierungsprozesse erweitern und die Anforderungen an zukünftige Ernteroboter gezielter definieren und optimieren.

chk