Frisch gepflückt – Ernten mit Robotern

Artikel vom 26. September 2014 

Forschungsprojekt CROPS entwickelt Ernteroboter

Glänzend rote Paprika, knackige Trauben und makellose Äpfel: Danach greifen die Kunden im Supermarkt am liebsten. Damit es Früchte und Gemüse reif und ohne Druckstellen in die Regale schaffen, werden sie sorgfältig und zeitaufwendig mit der Hand geerntet.

Schneller ginge es mit Maschinen, aber diese müssen erst einige Herausforderungen meistern. „Ein Roboter muss zunächst, die unter Blättern verborgenen Früchte erkennen, was nicht ganz einfach ist. Auch das Greifen und Abtrennen ist aufgrund der unterschiedlichen Form und Größe eine schwierige Aufgabe“, erklärt Dr. Wolfgang Gauchel, Forschung Festo und CROPS-Projektleiter für Festo.

Forschungsprojekt entwickelt Ernteroboter

Das Forschungsprojekt CROPS „Clever Robots for Crops“, das von der EU-Kommission gefördert wird, könnte eine Lösung für ein automatisiertes Vorgehen bei der Ernte liefern. Ziel ist eine konfigurierbare, modulare und intelligente Roboterplattform, die zuverlässig sowohl die Früchte als auch Hindernisse und andere Objekte erkennt. So kann sie auf Plantagen und in Gewächshäusern eigenständig navigieren und ernten. Auch soll die Roboterplattform ausgewählte Stellen gezielt mit Schädlingsbekämpfungsmitteln behandeln können.

Als Automatisierungsspezialist und Experte in der Handhabungstechnik unterstützt Festo das Projekt mit der Entwicklung von Greif-und Schneidevorrichtungen. Weitere Partner sind die Technische Universität München, die Wageningen University, die Forschungseinrichtung CSIC oder das Unternehmen FORCE-A.

Äpfel und Paprika als Testobjekte

Bei der Entwicklung der richtigen Greif- und Schneidevorrichtung konzentrierten sich die Forscher auf die Ernte von Äpfeln und Paprika. Dr. Wolfgang Gauchel: „Vorab mussten wir klären, welche Randbedingungen zu beachten sind: Wie stark darf man mit den Greifelementen auf die Früchte drücken? Welche Schnittkraft benötigt man? Nach vier Jahren Forschungstätigkeit haben wir nun zwei Prototypen entwickelt. Beide verwenden eine adaptive Greiftechnik, um sich den in Größe und Form variierenden Früchten anzupassen.“

Adaptive Greiferstrukturen

Das Greifelement des „Paprikagreifers“ sind passiv adaptive FinRay-Finger, die schon beim Bionischen Handling-Assistenten von Festo eingesetzt wurden. Ein Messer schneidet die Paprika von der Pflanze. Beim „Apfelgreifer“ besteht das Greifelement aus Membranbacken, die mit Keramikkugeln gefüllt sind. Die Früchte werden entweder durch Drehen und Ziehen abgetrennt oder durch einen dritten Finger, der auf den Stil des Apfels drückt.

Roboter erkennt reife Früchte

Die Greifer sind auf einem Roboter befestigt, der mit Hilfe von Kameras und weiterer Sensorik nicht nur die Position der Früchte, sondern auch ihren Reifegrad erkennen kann. Es werden also nur die wirklich reifen Früchte geerntet, halbreife und überreife Früchte bleiben hängen.

Grundlage für automatisiertes Ernten

Das Forschungsprojekt CROPS hat mit seinen Demonstratoren eine gute Grundlage für das automatisierte Ernten entwickelt, so Dr. Gauchel: „Mit den adaptiven Greiffingern konnte Festo einen wichtigen Beitrag für das Projekt leisten – mit ihnen haben wir den Übergang von einem Forschungsdemonstrator zu einer zukunftsfähigen Anwendung geschafft.“

Wir danken dem Forschungskonsortium Crops für die freundliche Bereitstellung des Videofilms.