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Automatisierte Apfelernte: Bitte recht sanft!

Die Anforderungen in der Agrarrobotik sind hoch und unterscheiden sich deutlich von unseren bisherigen Märkten. Passende Lösungen fehlen bislang. Innovationstreiber KUKA möchte das ändern und entwickelt einen Roboter für die automatisierte Apfelernte. Nun hat der KUKA CropBot seinen ersten Testeinsatz gemeistert – und eröffnet damit weitere Möglichkeiten für die Landwirtschaft.


Gesund, saftig, beliebt: Laut Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft essen wir durchschnittlich 21,9 Kilogramm Äpfel pro Jahr. Das macht sie zum Lieblingsobst der Deutschen, auch international liegen Äpfel weit vorn. Doch es gibt eine Herausforderung: fehlende Erntehelfer für die 4,9 Millionen Hektar Apfelplantagen weltweit, eine Fläche größer als die Schweiz. Deren Besitzer finden kaum Saisonarbeiter. Die Corona-Pandemie hat die Situation zuletzt weiter verschärft. Julian Stockschläder, Business Development Manager bei KUKA, arbeitet seit 2020 am sogenannten KUKA CropBot, einem Pilotprojekt, und verrät: „Das Automatisierungspotenzial ist riesig. Allein für die Apfelernte lassen sich rechnerisch 1,6 Millionen Roboter global einsetzen. Da ist anderes Tafelobst, etwa Birnen, Pfirsiche oder Nektarinen, noch gar nicht berücksichtigt.“

Saugen statt greifen: Der sanfte Weg, Äpfel zu ernten

Das Potenzial ist also da, Innovationskraft und Prozesswissen auf Seiten von KUKA ohnehin. Doch Äpfel stellen ganz besondere Anforderungen an ihre automatisierte Ernte. Julian Stockschläder erklärt: „Sie müssen ohne Beschädigungen automatisch vom Baum gepflückt und in verschiedene Kisten verpackt werden – abhängig von Reifegrad, Zustand und Größe.“ Die ideale Lösung: ein Vision-System mit Vakuumsauger. Im Vergleich zu einem Greifer kann er den Druck gleichmäßiger auf die Fläche des Apfels verteilen. Und Kameras erkennen entscheidende Parameter.

Pilotprojekt: Der KUKA CropBot hat seinen ersten Ernteeinsatz gemeistert. Er saugt die Äpfel sanft vom Baum – unterstützt von einem Vision-System.

Starke Partner für besondere Herausforderungen

Der niederländische Systemintegrator RIWO entwickelte erfolgreich mit KUKA und der Universität Wageningen die passende Künstliche Intelligenz und Vision-Technologie für das Pilotprojekt. Zwei Kameras erstellen für jeden Apfel am Baum eine Punktewolke und geben die damit verbundenen Informationen an einen KR AGILUS von KUKA weiter, der sie ansaugt und erntet.

Der Kleinroboter ist extrem wendig, selbst auf kleinstem Raum. Dabei besticht er durch Schnelligkeit und Präzision. Außerdem ist er wasserdicht, ein entscheidendes Kriterium. „Der KUKA CropBot ist für den Einsatz im Außenbereich gedacht. Kein Roboterhersteller bietet aktuell eine Kinematik an, die in Bezug auf Eigengewicht, IP-Schutzklasse, Anzahl der Achsen, Reichweite, Leichtbau, Sicherheit, Kosten und Steuerung dafür geeignet ist“, führt Julian Stockschläder weiter aus. Hier besteht also Entwicklungspotential, das clevere Lösungen fordert.

Gefragt: Ein wetterfester Roboter mit fahrbarem Untersatz

Damit bleibt eine entscheidende Frage offen: Wie bewegt sich der KUKA CropBot über die Obstplantage? Munckhof hat über 137 Jahre Erfahrung mit Innovationen im Obstbau und ist Marktführer für Erntemaschinen.

passenden Traktor bei, der sich autonom über die Obstfelder bewegt – den Munckhof Pluk-O-Trak. Die Geschwindigkeit passt sich dabei an die Anzahl der Äpfel an, die am Baum hängen. „Normalerweise befinden sich bis zu sechs Erntehelfer am Truck, drei auf jeder Seite“, erklärt Julian Stockschläder. „Wir haben ihn stattdessen mit unserem KR AGILUS ausgestattet.“

Von Hand gepflückt: Bis zu sechs Erntehelfer können neben und auf dem Pluk-O-Truck von Munckhof arbeiten. Wo sie fehlen, sind smarte Automatisierungslösungen gefragt.

Erste Erntesaison erfolgreich beendet

tollen Vorarbeit der Partner. Munckhof hatte den Ernteprozess schon weitestgehend automatisiert – vom Apfel, der auf ein Förderband gelegt wird, über die Sortierung nach Zustand bis hin zur weiteren Logistik. KUKA hat die letzte Lücke geschlossen. Derzeit arbeitet ein Team um Julian Stockschläder an weiteren Details, beispielsweise an der Picking-Rate, die zuletzt bei fünf Sekunden pro Apfel lag. „Unser Roboter kann theoretisch sehr schnell picken, im Bereich weniger Sekunden“, sagt der Business Development Manager. „Doch natürlich steht die Unversehrtheit des Apfels im Fokus. Wir arbeiten an der idealen Balance aus Taktzeit und Erntequalität.“

Die Zukunft der Agrarrobotik

KUKA hat gemeinsam mit starken Partnern gezeigt, dass es möglich ist, den Reifegrad von Äpfeln direkt auf der Plantage mit einem Vision-System zu erkennen, die Position und die Wegplanung zu berechnen und sie mit einem speziellen Vakuumsauger vom Ast zu entfernen. Für die nächsten Jahre stehen unter anderem die Entwicklung eines Prototyps und der Pre-Market-Launch auf der Agenda. Das System soll zukünftig auch Äste automatisch beschneiden. Darüber hinaus ist es denkbar, den KUKA CropBot zur Bestäubung der Apfelblüten einzusetzen. Die Universität Wageningen erforscht aktuell Methoden, um diesen Prozess zu automatisieren. „Weltweit gibt es bisher kein Portfolio eines Roboterherstellers, das die Anforderungen in der Agrarrobotik erfüllt. Wir möchten mit dem KUKA CropBot den ersten Roboter anbieten, der für die Automatisierung in der Landwirtschaft geeignet ist“, sagt Julian Stockschläder abschließend.
Hier schreibt:
Sebastian Schuster
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