Maserati im Maisfeld

Fußball ist, wenn 22 Mann über den Platz rennen und am Ende Deutschland gewinnt. So ähnlich war es auch letzten Samstag auf einem Acker unterhalb des Hohenheimer Schlosses im Süden Stuttgarts. Aus aller Welt – sogar aus Chile und Malaysia – waren 13 Teams angereist, um beim Field Robot Event 2006 mit selbstgebastelten Vehikeln zu zeigen, was sie zu Hause in den Labors ausgetüftelt hatten. Am Ende gewann aber doch ein deutscher Roboter: Maizerati – ein Plexiglas-Schuhkarton mit schickem Spoiler und griffigen Geländereifen, entwickelt und gebaut von Studenten der Fachhochschule Osnabrück. Seiner Namensverwandtschaft mit einer italienischen Automarke machte das schnittige Gefährt alle Ehre. Keiner der Konkurrenten raste so schnell durch die Ackerfurchen wie Maizerati.

Der Field Robot Event, die Weltmeisterschaft der Feldroboter, fand erstmals 2003 an der Universität Wageningen in Holland statt. Erfunden hat die Veranstaltung Joachim Müller, damals Professor in Wageningen, heute Professor am Institut für Agrartechnik an der Universität Hohenheim. Ziel damals wie heute ist es, Studenten für die Robotik zu begeistern und das Arbeiten an komplexen Problemen zu üben. „Beim Tüfteln im Team und an einem konkreten Projekt lernen die Studenten mehr als sonst in den Praktika“, sagt Müller.

Interessant, mit welch unterschiedlichen Konzepten die Teilnehmer die gestellten Aufgaben zu bewältigen suchten. Da gab es imposante Boliden oder unscheinbare flache Blechkästen, die wie Küchenschaben übers Feld schlichen. Gekostet haben die Roboter zwischen 200 und 6000 Euro für das Material plus viele Dutzend Arbeitsstunden. Vier Aufgaben waren zu bewältigen:

• Auf einer Rasenfläche mussten die Roboter auf eine Fußball-Eckfahne zufahren und eine weiße Linie aufs Gras sprühen. Orientieren konnten sie sich mit einer Kamera, die auf die orange Fahne und die gelbe Stange geeicht war. Manchmal wurden allerdings die gelben oder roten T-Shirts der Zuschauer ins Visier genommen, was zwar eine geringe Punktzahl der Jury einbrachte, dafür aber umso mehr Lacher produzierte.
• In einem Getreidefeld mussten die Roboter durch die Pflanzenreihen mittels Ultraschall- oder Infrarotsensoren an den Halmen entlang navigieren und dabei „Unkraut“ in Form von 12 gelben Golfbällen zählen, die den Fahrzeugen als Ersatz für Löwenzahn in den Weg gelegt wurden. Das Ergebnis ließ Raum für Interpretationen: Während manche Roboter gar keine Bälle fanden, zählte Gaia von der TU Braunschweig beispielsweise 20 Bälle – den Rekord mit 360 Bällen (die größtenteils nicht existierten) lieferte Demeter von der University of Technology in Helsinki.
• Beim Speedrace musste die Fahrzeuge möglichst schnell durchs Maisfeld fahren, ohne die Bahn zu verlassen
• Auf einer fünf mal fünf Meter großen Fläche aus Rollrasen sollten die Roboter mittels Kamera oder Sensoren ein Loch im Boden finden und markieren

Die Aufgaben des diesjährigen Wettbewerbs waren bewusst an die Fußball-WM angelehnt, um möglichst viele Zuschauer anzulocken. Damit drängt sich natürlich der Vergleich mit dem Robocup auf, bei dem autonome Robotermannschaften gegeneinander im Fußball antreten. Doch die hochgezüchteten Ballartisten spielen in einer anderen Liga, repräsentieren das beste, was Robotik und künstliche Intelligenz derzeit zu bieten haben. Die Teilnehmer des Hohenheimer Events gehören da eher in die Regionalliga. Etliche der Maschinen scheiterten schon daran, aus fünf Metern Entfernung die orange Fahne anzusteuern und dabei eine gerade Linie aufs Gras zu sprühen, obwohl die Fahrzeuge exakt auf die Fahne ausgerichtet wurden und eigentlich nur geradeaus fahren mussten. Beim Durchfahren der Pflanzenreihen verließen einige Roboter schon nach wenigen Metern die Ackerfurche und schlugen sich in die Büsche. Und das Loch im Rasen fand keiner der Roboter, schon kleinste Bodenwellen narrten die Sensoren.

Dr. Matthias Grimsel vom Institut für Landmaschinen der TU Dresden, der mit seinem Team und dem Roboter Cornickel II den zweiten Platz belegte, weiß, woran viele Entwürfe scheiterten: „Sie haben zu viele unnötige Gimmiks und sind nicht robust genug“, so Grimsel. So hatten nur wenige Teams damit gerechnet, dass am Tag des Wettkampfs die Sonne erbarmungslos auf ihre Fahrzeuge prallen würde, sodass Mikrochips mangels geeigneter Kühlung in Rauch aufgingen und Rechner reihenweise abstürzten. Noch schlimmer wäre ein Regenguss gewesen – bei einigen Robotern war die Elektronik ungeschützt oben aufs Gehäuse geschraubt. Dennoch sieht Organisator Joachim Müller deutliche Fortschritte: „Beim ersten Wettkampf vor vier Jahren waren wir schon froh, wenn die Roboter überhaupt geradeaus fuhren.“ Und in diesem Jahr seien die Aufgaben deutlich schwieriger gewesen.

Es besteht also Hoffnung, dass die Ideen, die in Hohenheim präsentiert wurden, irgendwann in marktreifen Produkten auftauchen. Bedarf besteht: Das automatische Bewirtschaften von landwirtschaftlichen Flächen ist ein nicht aufzuhaltender Trend. Vor allem in den USA fahren Landmaschinen mit Satellitennavigation bereits autonom über die Felder. Auch in Hohenheim zeigte ein riesiger Traktor, was heute möglich ist: Eine Schlangenlinie, die der Fahrer auf dem Hinweg vorgab, fuhr der Traktor ohne Eingriff am Lenkrad fast zentimetergenau wieder zurück.

Kleine autonome Roboter wären vor allem für das so genannte Precision Farming interessant, bei dem jeder Quadratmeter des Feldes nur die Menge Saatgut, Dünger, Insektizid und Wasser bekommt, die an dieser Stelle nötig ist. Dazu benötigt man aber Daten über Sonneneinstrahlung, Bodenfeuchte, Wachstum oder Unkrautbewuchs und genau solche Daten sollen die autonomen Fahrzeuge eines Tages sammeln, indem sie Tag und Nacht über den Acker fahren. In der Entwicklung sind sogar elektronische Nasen, die am Geruch der Pflanze deren Zustand erkennen können. (wst)