Neues Konzept könnte Ideen für Baumpflanz-Bots hervorrufen

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Die Wiederherstellung der Artenvielfalt in diesen Gebieten durch den Anbau neuer Bäume ist ein entscheidender erster Schritt, doch das Pflanzen von Setzlingen in diesen trockenen Umgebungen kann sowohl zeit- als auch arbeitsintensiv sein. Um dieses Problem anzugehen, hat ein Forscherteam der Firat-Universität und der Adiyaman-Universität – jeweils in Elazig, Türkei und Adiyaman, Türkei – ein Konzept für einen Roboter entwickelt, der bis zu 24 Stunden lang Löcher bohrt und Setzlinge pflanzt eine Zeit.

Mit diesen Entwürfen im Hinterkopf entwickelte das Forschungsteam in der Türkei ein 3D-Modell einer Roboter-Pflanzmaschine mit vier Rädern, einem Stahlrahmen und einer hinten montierten hydraulischen Bohrmaschine. Mit Dieselantrieb soll der 136 Kilogramm schwere Roboter jeweils 300 Zentimeter weit fahren und anschließend für jeden Setzling ein 50 Zentimeter großes Loch bohren. In zukünftigen Iterationen plant das Team die Einbeziehung autonomer Sensorik.

„Mensch-Roboter-Kollaboration ist ein sehr trendiges Thema und sollte je nach Fall sorgfältig gestaltet werden“, sagt er. „Die Einführung der Automatisierung eines Arbeitsplatzes kann auch zu Problemen führen, daher sollte sie unter Berücksichtigung der lokalen Gemeinschaften und des Szenarios angemessen angewendet werden.“ Wenn beispielsweise eine große Belegschaft verfügbar ist, sollte der Roboter unter Berücksichtigung einer starken Synergie mit den Arbeitern konzipiert werden, um deren Belastung zu verringern und gleichzeitig zu vermeiden, dass die Gemeinschaft geschädigt wird.“

Baumpflanzroboter sind nicht unbedingt ein neues Konzept und können verschiedene Formen und Größen annehmen. In ihrer Arbeit untersuchte das Forschungsteam in der Türkei verschiedene existierende Baumpflanzroboter, darunter Vierbeiner, solche mit Raupenbändern und Roboter auf Rädern. Diese Roboter, die von Gruppen wie Studenten der University of Victoria in Kanada oder Ingenieuren des chinesischen Technologieriesen Huawei entworfen wurden, wurden entweder mit Dampf, elektrischen Batterien oder Diesel betrieben. Einige der Roboter waren sogar so konzipiert, dass sie mehr als 300 Setzlinge gleichzeitig auf dem Rücken tragen konnten, was den Zeitaufwand für den Weg zwischen einem Gewächshaus und der Pflanzstelle verkürzte.

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Andrea Botta ist Ingenieurprofessor an der Polytechnischen Universität Turin in Italien und hat den Einsatz von Agrarrobotern erforscht. Botta, der nicht zu dieser Forschung beigetragen hat, sagt, dass der Einsatz solcher Roboter eine wichtige Lücke in Gemeinden mit weniger Arbeitskräften schließen könnte.

„Es scheint, dass die meisten – wenn nicht alle – Robotiklösungen Baumfarmen schaffen, aber was wir wahrscheinlich brauchen, ist die Anpflanzung echter Wälder mit einer bedeutenden Artenvielfalt“, sagt er.

„Roboter sind sehr gut darin, sich wiederholende Aufgaben wie das Pflanzen mehrerer Bäume zu erledigen [und] können auch über einen längeren Zeitraum arbeiten“, sagt Botta. „In einer Gemeinde mit einem erheblichen Mangel an Arbeitskräften ist eine vollständige Automatisierung ein fairer Ansatz.“

Dieser Artikel ist Teil unserer exklusiven IEEE Journal Watch-Reihe in Zusammenarbeit mit IEEE Xplore.

Das Team plant insbesondere, Umgebungssensoreinheiten – einschließlich Kameras und Ultraschallsensoren – an einem Kardanring auf dem Rücken des Roboters anzubringen. Diese Sensordaten werden dann in Bewegungs- und Objekterkennungsalgorithmen eingespeist, die das Team entwickeln möchte.

Wichtig wäre auch die Überlegung, wie ein Roboter mit mehreren Pflanzenarten umgehen könnte, sagt Botta.

Allerdings bedeute die Erhöhung der Autonomie dieser Art von Robotern nicht zwangsläufig, dass ihnen beim Baumpflanzen freie Hand gelassen werden sollte, sagt Botta. Besonders in Situationen, in denen sie möglicherweise mit menschlichen Arbeitskräften zusammenarbeiten.

Botta hofft auch, dass bei zukünftigen Versionen dieses Entwurfs auch die Vielfalt der Pflanzumgebung und der Pflanzart berücksichtigt wird. Zum Beispiel können Sie den Roboter mit einer Federung ausstatten, um das Fahren im Gelände zu verbessern, oder Sie können Solarpaneele hinzufügen, um zusätzliche Energie zu liefern und dem Roboter den Einsatz dort zu ermöglichen, wo andere Kraftstoffquellen möglicherweise nicht ohne weiteres verfügbar sind. Das Hinzufügen einer erneuerbaren Energieoption zu den Robotern könnte auch dazu beitragen, dass sie beim Pflanzen klimaneutral bleiben.

Die Arbeit wurde im Mai auf der 14. International Conference on Mechanical and Intelligent Manufacturing Technologies in Kapstadt, Südafrika, vorgestellt.

„Als zukünftige Studie planen wir, den von uns entworfenen Roboter herzustellen und autonome Bewegungsalgorithmen zu entwickeln“, schreibt das Team in seinem Artikel (Die Forscher lehnten einen Kommentar zu dieser Geschichte ab). „Die rasante Entwicklung der Sensortechnologie in den letzten Jahren und die Beschleunigung der Forschung zur Fusion von Multisensordaten haben den Weg für Roboter zur Wahrnehmung der Umgebung und zur Fähigkeit zur autonomen Bewegung geebnet.“

Bäume spielen in vielen Ökosystemen eine klare und entscheidende Rolle – ob sie nun an einem sonnigen Tag Schatten spenden, einer Eulenfamilie als Zuhause dienen oder Kohlendioxid aus der Luft zirkulieren lassen. Aber Wälder schrumpfen nicht nur durch ausbeuterische Abholzungspraktiken und durch den Prozess der Wüstenbildung, der Grasland und Buschland vertrocknet.

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