Synecoculture ist eine neue landwirtschaftliche Methode, die von Dr. Masatoshi Funabashi, leitender Forscher bei Sony Computer Science Laboratories, Inc. (Sony CSL), befürwortet wird, bei der verschiedene Arten von Pflanzen gemischt und in hoher Dichte angebaut werden, um eine reiche Artenvielfalt zu schaffen und gleichzeitig vom Eigennutzen zu profitieren -Organisationsfähigkeit des Ökosystems.
Eine solch dichte Vegetation erfordert jedoch häufige Pflege – Samen müssen gesät, Unkraut beschnitten und Feldfrüchte geerntet werden. Synecoculture erfordert daher ein hohes Maß an ökologischer Kompetenz und komplexer Entscheidungsfindung.
Und während die betrieblichen Probleme von Synecoculture durch den Einsatz eines landwirtschaftlichen Roboters gelöst werden können, können die meisten bestehenden Roboter nur eine der oben genannten drei Aufgaben in einer einfachen landwirtschaftlichen Umgebung automatisieren, wodurch sie nicht die von ihnen geforderten Lese- und Entscheidungskompetenzen erreichen Synökokultur betreiben. Darüber hinaus können die Roboter unnötigen Kontakt mit den Pflanzen herstellen und sie beschädigen, was ihr Wachstum und die Ernte beeinträchtigt.
Mit dem steigenden Bewusstsein für Umweltfragen hat eine solche Kluft zwischen der Leistung von Menschen und der von konventionellen Robotern Innovationen angespornt, um letztere zu verbessern. Eine Gruppe von Forschern unter der Leitung von Takuya Otani, einem Assistenzprofessor an der Waseda University, hat in Zusammenarbeit mit der Sustainergy Company und Sony CSL einen neuen Roboter entwickelt, der Synecoculture effektiv durchführen kann. Der Roboter heißt SynRobo, wobei „syn“ die Bedeutung von „zusammen mit“ Menschen vermittelt.
Forscher entwickeln einen vierrädrigen Roboter mit zwei orthogonalen Achsen, um Pflanzen zu pflegen, die unter Sonnenkollektoren wachsen. Bildnachweis: Waseda-Universität, Japan
Es verwaltet eine Vielzahl von gemischten Pflanzen, die im Schatten von Sonnenkollektoren angebaut werden, einem ansonsten ungenutzten Raum. Ein Artikel, der ihre Forschung beschreibt, wurde in veröffentlicht Landwirtschaft. Dieser Artikel wurde von Professor Atsuo Takanishi, ebenfalls von der Waseda University, anderen Forschern von Sony CSL und Studenten der Waseda University mitverfasst.
Otani erklärt kurz das Design des neuartigen Roboters. „Er verfügt über einen Vierradmechanismus, der Bewegungen auf unebenem Gelände ermöglicht, und einen Roboterarm, der sich ausdehnt und zusammenzieht, um Hindernisse zu überwinden. Der Roboter kann sich an Hängen bewegen und kleinen Stufen ausweichen. Das System verwendet auch eine 360-Grad-Kamera, um ihn zu erkennen und zu manövrieren Umgebung. Darüber hinaus ist er mit verschiedenen landwirtschaftlichen Werkzeugen beladen – Anker (zum Stanzen von Löchern), Astscheren und Ernteeinrichtungen. Der Roboter passt seine Position mithilfe des Roboterarms und eines orthogonalen Achsentisches an, der sich horizontal bewegen kann.“
Neben diesen inhärenten Merkmalen erfanden die Forscher auch Techniken für eine effiziente Aussaat. Sie überzogen Samen verschiedener Pflanzen mit Erde, um gleichgroße Kugeln herzustellen. Diese machten ihre Form und Größe einheitlich, sodass der Roboter problemlos Samen von mehreren Pflanzen säen konnte. Darüber hinaus wurde ein einfach zu bedienendes, vom Menschen gesteuertes Manövriersystem entwickelt, um die Funktionalität des Roboters zu erleichtern. Das System hilft ihm, Werkzeuge zu bedienen, automatisches Säen zu implementieren und Aufgaben zu wechseln.
Der neue Roboter konnte in dichter Vegetation erfolgreich säen, beschneiden und ernten, wobei er aufgrund seines kleinen und flexiblen Körpers während der Aufgaben nur minimalen Kontakt mit der Umgebung hatte. Darüber hinaus ermöglichte das neue Manövriersystem dem Roboter, Hindernissen um 50 % besser auszuweichen und gleichzeitig seine Betriebszeit im Vergleich zu einer einfachen Steuerung um 49 % zu reduzieren.
„Diese Forschung hat einen landwirtschaftlichen Roboter entwickelt, der in Umgebungen arbeitet, in denen mehrere Pflanzenarten in dichten Mischungen wachsen“, sagt Otani.
„Er kann sowohl in der allgemeinen Landwirtschaft als auch in der Synecokultur weit verbreitet eingesetzt werden – nur die Werkzeuge müssen gewechselt werden, wenn mit verschiedenen Pflanzen gearbeitet wird. Dieser Roboter wird dazu beitragen, den Ertrag pro Flächeneinheit zu verbessern und die landwirtschaftliche Effizienz zu steigern. Darüber hinaus werden seine landwirtschaftlichen Betriebsdaten dazu beitragen helfen, das Manövriersystem zu automatisieren. Infolgedessen könnten Roboter die Landwirtschaft in einer Vielzahl von Umgebungen unterstützen. Tatsächlich bereitet die Sustainergy Company derzeit die Kommerzialisierung dieser Innovation unter anderem auf verlassenen Feldern in Japan und Wüstengebieten in Kenia vor.“
Solche Fortschritte werden die Synecoculture-Landwirtschaft mit der Kombination erneuerbarer Energien fördern und dazu beitragen, verschiedene drängende Probleme zu lösen, darunter den Klimawandel und die Energiekrise. Die vorliegende Forschung ist ein entscheidender Schritt hin zu nachhaltiger Landwirtschaft und CO2-Neutralität.
Mehr Informationen:
Takuya Otani et al, Landwirtschaftsroboter unter Sonnenkollektoren zum Säen, Beschneiden und Ernten in einer Synökokulturumgebung, Landwirtschaft (2022). DOI: 10.3390/Landwirtschaft13010018