Während Weihnachtsbäume in deutschen Wohnzimmern meist nur wenige Wochen verweilen, vergehen zuvor im Schnitt acht bis zehn Jahre, bis ein Baum erntereif ist. Für Weihnachtsbaumproduzenten sind Pflanzung und Pflege der Bäume mit relativ viel Arbeit verbunden. Die oft schwierige Suche nach Mitarbeitern kommt dabei erschwerend hinzu. Auch der Pflanzenschutzmitteleinsatz im Anbau ist ein nicht unumstrittenes Thema. Herausforderungen, vor denen auch Produzent Hermann Solbach stand – und sich selbst auf die Suche nach Lösungen machte. Er baut auf 20 ha Weihnachtsbäume im Sauerland an. Abhilfe soll dort künftig ein Weihnachtsbaumroboter schaffen.

Im Forschungsprojekt „WeBaRo“ soll ein Roboter mit autonomer Trägerplattform die Pflanzung, Pflege und Langzeitkartierung von Weihnachtsbäumen übernehmen. Solbach arbeitet an der Entwicklung des Roboters gemeinsam mit der Uni Siegen und dem Unternehmen Innok Robotics. Das Forschungsprojekt wird im Rahmen der Förderung „Gartenbau 4.0“ des Bundeslandwirtschaftsministeriums gefördert.

Arbeitsbelastung verringern

„Besonders ressourcenschonend ist der konventionelle Weihnachtsbaumanbau bislang nicht. Außerdem ist der Prozess sehr arbeitsintensiv“, erklärt Dr. Klaus Müller. Er ist Projektkoordinator am Institut für Echtzeit Lernsysteme (EZLS). „Autonome Robotersysteme könnten daher helfen Pflanzenschutzmittel, Dünger und besonders auch die Arbeitslast der Erzeuger zu verringern und damit den Weihnachtsbaumanbau in Deutschland zukunftsfähig zu machen“, so Müller weiter. Der Roboter soll laut Projektpartnern künftig während der gesamten Aufzucht autonom arbeiten. Dazu ist seine Trägerplattform mit auswechselbaren, praxiserprobten Anbaugeräten ausgestattet.

Das Projekt läuft noch weitere anderthalb Jahre. Bislang gab es lediglich erste „Trockentests“ im Sauerland. Daher muss der Roboter seine Praxisreife erst unter Beweis stellen. „Natürlich muss der Roboter letztendlich bezahlbar sein, besonders für kleine und mittlere Betriebe“, sagt Solbach. Er zeigt sich jedoch optimistisch.

Virtuelle Karte mit einzelnen Baumpositionen

Zur Pflanzung der Setzlinge werde die Plattform des Roboters mit einem Pflanzlochbohrer bestückt. Die genaue Position der Pflanzlöcher berechne ein Algorithmus flächenspezifisch. Anschließend können die Löcher zentimetergenau und georeferenziert gebohrt werden. Eine standortbezogene Karte soll dem Roboter außerdem genau sagen, wo er die Bäume eingepflanzt hat. Über Satellitendaten und ein Sensorsystem sollen sie in Zukunft regelmäßig vom Roboter angesteuert und bearbeitet werden können.

Mulcher statt Glyphosat

Für die mechanischen Unkrautbekämpfung nutze der Roboter einen Schwingarmmulcher. Dadurch seien der Einsatz von Totalherbiziden sowie die manuelle Unkrautbekämpfung nicht mehr nötig. „Darin sehe ich große Vorteile, denn der Roboter kann eigenständig gezielte Räume im Bestand ansteuern und zum Beispiel Beikrautaufwuchs verhindern.“ Darüber hinaus könne ein Gerät zur Einzelpflanzendüngung an die Plattform angebaut werden, was eine gezielte und sparsame Düngemittelapplikation ermögliche.

Deep-Learning durch 3D-Sensoren

Zusätzlich verfüge der Roboter über 3D-Sensoren, damit er sicherer navigieren kann. Die gesammelten Pflanzendaten werden zu jeder Pflanze in der virtuellen Karte als Metainformation hinterlegt. Der Produzent sollen diese in Zukunft zur (Online-)Vermarktung nutzen. Außerdem sollen die Daten die Grundlage für ein deep-learning basiertes System sein, mit dem sich der Gesundheitszustand bestimmen und die Bäume klassifizieren lassen. Wie erfolgreich die praktische Umsetzung läuft, bleibt dabei noch abzuwarten.

Roboter im Einsatz

Ein Einsatzvideo und weitere Fotos des WeBaRo finden Sie hier. Weitere Informationen finden Sie auch auf der Projektseite.