Robotereinsatz bei der Pilzernte
Während die weltweite Nachfrage nach Pilzen weiter steigt, gibt es bei vielen erzeugenden Betrieben Probleme damit, Schritt zu halten. Ein wichtiger Faktor sind hier die Personalkosten. „Pilze zu ernten, erfordert Präzision, Geschicklichkeit und Sensibilität“, erklärt der Projektkoordinator von SoftGrip, Matteo Cianchetti, von der Hochschule Scuola Superiore Sant’Anna in Italien. „Aus diesen Gründen fällt hier die Automatisierung schwer. Es werden also weiterhin ausgebildete Arbeitskräfte benötigt, die aber nicht immer leicht zu finden sind.“
Den Prozess der Pilzernte automatisieren
Das Ziel des Projekts SoftGrip lautete, die erzeugenden Betriebe zu entlasten, wobei neue Wege zur Automatisierung des Einsammelvorgangs gesucht wurden. Das Projektteam begann mit der Ermittlung der wichtigsten Probleme, die das Ernten von Pilzen zu einer derartigen Herausforderung werden lassen.. „Eines der Probleme, mit denen wir zu kämpfen hatten, war der nur begrenzt verfügbare Platz“, erklärt Cianchetti. „Bei Anbauanlagen werden weltweit eher einheitliche Normen befolgt, sodass jedes von uns konzipierte System den tatsächlichen vorhandenen Platzverhältnissen entsprechen musste.“ Eine weitere Herausforderung bestand darin, einen Greifer zu entwickeln, der sanft mit dem Pilz umgeht, ihn aber dennoch genug festhält. Zu diesem Zweck kamen weiche Materialien wie zum Beispiel Silikone zum Einsatz. Alle Greiferteile wurden derart konzipiert, dass sie für den Lebensmittelkontakt zugelassen, wartungsarm und recycelbar sind, um die Umwelt zu schonen. „Pilze werden in Regalen angebaut“, erläutert Cianchetti. „Um das gesamte Regal abdecken zu können, wurde ein motorisiertes System gebaut, das den Greifer in Position bringt. Anschließend wurden fortgeschrittene Algorithmen der künstlichen Intelligenz (KI) angewandt, um die Pilze zu erkennen, zu unterscheiden und eine 3D-Rekonstruktion zu erstellen. Anhand dieser Informationen wurde die zur korrekten Entwurzelung des Pilzes erforderliche Bewegung ausgeführt.“
Erprobung des Pilzerntetechnologie-Prototyps
Im Rahmen des Projekts wurden anschließend zwei Evaluierungen durchgeführt. Bei der ersten Pilottechnik in Athen stand die Erprobung und Optimierung des Robotiksystemprototyps im Mittelpunkt, während die Pilotanlage in Dublin dazu diente, die Technologie unter realen Anbaubedingungen zu testen. „Die erste Stufe endete recht gut, mit mehreren erfolgreichen Einsätzen“, bemerkt Cianchetti. „Somit konnten wir in die zweite und schwierigere Phase eintreten.“ Hier stand das Team vor zwei unvorhergesehenen Problemen. Erstens endete der Transport der Ausrüstung von Athen nach Dublin mit Schäden, die einige Reparaturarbeiten erforderten. Zweitens war das Pilzbett viel höher als erwartet, weshalb Änderungen vorgenommen werden mussten, um die Bewegungen des Roboters wiederherzustellen. „Diese Probleme und die begrenzte uns zur Verfügung stehende Erprobungszeit, schränkten den Umfang der Tests ein“, berichtet Cianchetti.
Positive Auswirkungen auf Nahrungsmittelerzeugung
Dennoch übertraf der Prototyp die Erwartungen in Bezug auf die Zuverlässigkeit, die Fähigkeit zur Pilzerkennung und die Robustheit unter realen Anbaubedingungen. „Wir konnten außerdem Verbesserungsmöglichkeiten aufzeigen, insbesondere in Bezug auf die mechanische Konstruktion und die Sensorik“, fügt Cianchetti hinzu. „Die Ausführungszeit war konstant und lag bei 50 bis 140 Sekunden pro Pilz, aber wir gehen davon aus, dass die Geschwindigkeit, die zur Gewährleistung der Funktionalität niedrig gehalten wurde, gesteigert werden könnte. Der andere Vorteil eines Robotiksystems besteht natürlich darin, dass es rund um die Uhr arbeiten kann.“ Cianchetti sieht zudem weitere Forschungen im Bereich der künstlichen Intelligenz voraus und stellt fest, dass die Partner des Gemeinschaftsunternehmens weiterhin in Kontakt stehen. „Wir hoffen, dass einige der innerhalb des Projekts entwickelten Ideen nun weiterverfolgt werden“, bekräftigt er. „Viele unserer Ergebnisse wurden veröffentlicht und sind frei zugänglich. Auf diese Weise können unsere Ergebnisse einen echten Einfluss auf die Verbesserung der Nahrungsmittelerzeugung ausüben.“
Schlüsselbegriffe
SoftGrip, Pilze, KI, Robotik, Landwirtinnen, Landwirte, Lebensmittel, Algorithmen