Roboter erkennt Pflanzen durch bloßes Berühren der Blätter
Was es für eine Pflanze ist, in welchem Wachstumsstadium sie sich befindet und ob sie Wasser benötigt, kann ein Roboter durch Berührung feststellen.
(Bild: chomplearn/Shutterstock.com)
Chinesische Forscher der Shandong First Medical University und der Shandong Academy of Medical Sciences haben einen Roboter entwickelt, der Pflanzen in unterschiedlichen Wachstumsstadien lediglich durch das Berühren mit einer Elektrode erkennen kann. Der Roboter kann zusätzlich die Oberflächenbeschaffenheit sowie den Wassergehalt der Pflanze messen, wodurch er sich für den landwirtschaftlichen Einsatz eignen soll.
Die Elektrode, mit der der Roboter ein Pflanzenblatt berührt, misst dabei mehrere Eigenschaften zugleich, schreiben die Wissenschaftler in der Studie "Iontronic tactile sensory system for plant species and growth-stage classification", die in Device erschienen ist. Dazu gehört etwa die Menge der Ladung, die bei einer bestimmten Spannung gespeichert werden kann. Zusätzlich wird gemessen, wie schwierig es für den elektrischen Strom ist, sich durch das Blatt hindurchzubewegen. Außerdem wird die Kontaktkraft gemessen, sobald der Roboter ein Blatt ergreift.
KI-Erkennung
Die so gesammelten Daten werden mit einer Künstlichen Intelligenz (KI) ausgewertet. Die Pflanze kann so klassifiziert werden. Dabei können ihr unterschiedliche Wachstumsphasen zugewiesen werden, die mit den jeweiligen Messungen korrelieren. Zehn unterschiedliche Pflanzenarten soll der Roboter bislang mit einer durchschnittlichen Genauigkeit von 97,7 Prozent identifizieren können.
Die Erkennungsgenauigkeit hängt auch davon ab, wie kompliziert die Pflanzenstrukturen sind. So klappt es bislang nicht, etwa Kletten oder Nadelgehölze zu erkennen. Hier müsse noch weitere Arbeit in die Verbesserung des Designs der Roboterelektrode gesteckt werden, schreiben die Forscher.
Zunächst wollen die Wissenschaftler aber die Anzahl der Pflanzen erhöhen, die erkannt werden können. Dazu wollen sie das KI-System mit mehr Pflanzen trainieren. Auch soll der Sensor so weiterentwickelt werden, dass er Daten in Echtzeit liefert, denn bisher benötigt das System einige Zeit zum Sammeln der Informationen.
Ein mögliches Einsatzgebiet der Technik sehen die Wissenschaftler in der Landwirtschaft. Landwirte können ihn etwa einsetzen, um das Wachstum von Pflanzen zu überwachen. Entscheidungen, wie viel Wasser und Dünger sie benötigen, könnten so zielgerichteter und schneller getroffen werden. Damit ließe sich außerdem frühzeitig erkennen, ob Schädlinge vorhanden sind und sie bekämpft werden müssen.
Die Wissenschaftler sehen in ihrer Technik einige Vorteile gegenüber berührungslos arbeitenden Systemen, die lediglich auf Basis visueller Methoden und KI funktionieren. Sie seien anfälliger für Störungen wie etwa Lichtverhältnisse, Wetterveränderungen oder Hintergrundstörungen.
(olb)