AlphaGarden: Roboter pflegt Garten genauso gut wie ein Mensch
Ein Robotergärtner bewirtschaftet den Garten und der Hobbygärtner muss nur noch ernten. Klingt wie ein Traum, ist aber Realität.
(Bild: UC Berkeley)
Forscher der University of California in Berkeley haben sich die Frage gestellt, ob ein Robotergärtner die Gartenarbeit genauso gut erledigen kann wie ein menschlicher Gärtner. Dazu haben die Wissenschaftler ein Robotersystem mit dem Namen AlphaGarden entwickelt, das mit wenig Wasser zur Bewässerung eines Gartens auskommt.
Das System besteht aus dem kommerziellen Gartenrobotersystem FarmBot und dem AlphaGardenSim, einer selbst entwickelten Software, die das Gartenrobotersystem ansteuert und bestimmt, was zu tun ist, um ein optimales gesundes Pflanzenwachstum zu erzielen. Das System umfasst eine hochauflösende Kamera sowie Sensoren, die die Bodenfeuchtigkeit messen, wie in dem Paper "Can Machines Garden? Systematically Comparing the AlphaGarden vs. Professional Horticulturalists", das auf der International Conference on Robotics and Automation (ICRA), die vom 29. Mai bis zum 02. Juni stattfindet, beschrieben wird.
Robo-Gärtner
Das System erledigt die Gartenarbeit fast vollständig automatisiert. Es übernimmt Aussaat und Tröpfchenbewässerung und beschneidet die Pflanzen. Die Forscher bepflanzten für ihre Tests zwei nebeneinander liegende Anbauflächen mit dem gleichen Saatgut. Dabei ahmten sie den Anbau von Polykulturen an. Verschiedene Pflanzen wachsen dort gemischt. Das erhöht die Widerstandsfähigkeit der Pflanzen, benötigt weniger Dünger und der Boden laugt nicht so schnell aus. Die Schwierigkeit dieser Anbauart ist jedoch, dass die Pflanzen gänzlich unterschiedliche Bedürfnisse haben, auf die der Gärtner eingehen muss. Dadurch ist dieser Anbau arbeitsintensiver als etwa die in der Landwirtschaft weitverbreiteten Monokulturen.
Die Forschenden pflanzten insgesamt 32 verschieden Pflanzenarten an – darunter Grünkohl, Mangold, Rüben, Rucola, Kopfsalat und Koriander. Über einen Zeitraum von zwei Monaten pflegte AlphaGarden ganztägig die Anbaufläche. Professionelle Gärtner kümmerten sich um die Vergleichsparzelle. Die Wissenschaftler wiederholten das Experiment mit dem Unterschied, dass AlphaGarden die Aussaat der Pflanzen zeitlich an den unterschiedlichen Pflanzenwuchs anpassen durfte. Langsamer wachsende Pflanzen wurde so ein zeitlicher Vorsprung eingeräumt. Der Beschnitt der Pflanzen erfolgte weitgehend automatisch. Menschen halfen dabei, wenn das Schneidesystem der Roboter nicht weiterkam. Sie beschnitten die Pflanzen dann nach Anweisung des Robotersystems.
Weniger Wasserverbrauch
Die Experimente zeigten, dass AlphaGarden gleich gute Ergebnisse erzielte wie professionelle Gärtner. Der Roboter war in der Lage, die Pflanzen genauso gut zu pflegen, wie Menschen es tun. Dabei übertraf der Robotergärtner in einem Punkt sogar den Menschen: Er benötigte zur Bewässerung deutlich weniger Wasser. Insgesamt sparte er 44 Prozent ein. Das waren über zwei Monate gesehen mehrere hundert Liter Wasser.
Die Wissenschaftler sehen sich durch die Ergebnisse darin bestätigt, dass Roboter Gartenarbeit genauso gut erledigen können wie Menschen. Sie wollen nun den Pflanzenwachstumssimulator AlphaGardenSim verbessern, um den Wasserverbrauch weiter zu optimieren. Darüber hinaus planen sie die Erforschung künstlicher Lichtquellen zur Beleuchtung der Anbauflächen.
Die Forscher räumen jedoch ein, dass ein solches System für heimische Gärten sehr teuer ist. Im Vergleich dazu sei menschliche Arbeit preisgünstig. Die Lösung der Wissenschaftler für dieses Problem ist jedoch recht einfach: Über dem Garten werden ein paar Kameras aufgehängt und zusätzlich Sensoren installiert. Der Mensch arbeitet dann nach Anweisung von AlphaGardenSim und gießt und beschneidet die Pflanzen selbst.
AlphaGarden gehört zu den drei Finalisten der Kategorie "Outstanding Automation Paper" der ICRA 20223. Der Sieger wird am 01. Juni bekannt gegeben.
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(olb)