Die Revolution in der Landwirtschaft: Die Rolle der Robotik bei der Steigerung von Produktivität und Nachhaltigkeit

Die Agrarindustrie sucht ständig nach Möglichkeiten, die Effizienz zu verbessern, die Produktion zu steigern und Abfall zu reduzieren. Einer der Wege, dies zu erreichen, ist durch Roboter.

Robotik wird tatsächlich zu einem integralen Bestandteil von landwirtschaftlichen und Lebensmittelproduktionsprozessen. Das Ziel der Robotik in der Landwirtschaft ist es, den Sektor Produktivität und ökologische Nachhaltigkeit zu verbessern.

Robotik in der Landwirtschaftsbranche 

Traditionelle Landwirtschaft ohne Robotik ist zeitaufwändiger und erfordert erhebliche personelle Ressourcen für die Bewältigung der verschiedenen landwirtschaftlichen Prozesse. Zusätzlich fehlt es an genauen Informationen zu Wetter, Bodenbedingungen und dem Einsatz von Düngemitteln. Da die meisten landwirtschaftlichen Aktivitäten derzeit traditionell ausgeübt werden, führt dies häufig zu unwirtschaftlicher und nicht rentabler Bewirtschaftung.

Infolgedessen ersetzen fortschrittliche KI-basierte Systeme wie Sensortechnologie, IoT, Datenmanagementtechnologie, intelligente Entscheidungsalgorithmen, Robotik, Drohnen und fortschrittliche Mechanismen das traditionelle Landwirtschaftssystem.

Diese Systeme machen den landwirtschaftlichen Prozess mühelos, zeiteffizient, kostengünstig, hochproduktiv und nachhaltig.

Diese landwirtschaftliche Revolution wird durch den Bedarf an deutlich erhöhten Ernteerträgen angetrieben. Da die UN schätzt, dass die Weltbevölkerung von 8 Milliarden im Jahr 2023 auf 9,7 Milliarden im Jahr 2050 steigen wird, stehen Landwirte unter erheblichem Druck, diese Nachfrage zu decken.

Deshalb wird geschätzt, dass der Markt für Agrarroboter von 13,5 Milliarden $ im Jahr 2023 auf über 40 Milliarden $ bis 2028 wachsen wird, laut MarketsandMarkets. Außerdem dominiert Nordamerika derzeit den Großteil des Marktanteils in der Agrarroboterbranche, dank der weit verbreiteten Einführung von Automatisierung in Branchen wie E‑Commerce, Lebensmittel & Getränke, Automobil und Pharma.

Anwendungen der Robotik in der Agrarlandschaft

Der Markt für Agrarroboter ist eine dynamische Landschaft voller enormem Potenzial. Schauen wir uns also die breite Palette von Anwendungen an, die Roboter in der Agrarindustrie haben.

Beginnend mit wesentlich einfacheren Aufgaben ersetzen fahrerlose Traktoren und Roboter nach und nach fahrergeführte Maschinen beim Aussäen von Saatgut. Hier arbeiten maschinelles Sehen und Bewegungssensoren zusammen, um Hindernisse zu vermeiden, während sie das Feld durchqueren. Zum Beispiel nutzen autonome Traktoren GPS-basierte Selbstfahrtechnologie mit dem Plan, maschinelles Lernen zu integrieren, um den Traktoren zu helfen, neue Hindernisse oder Tiere auf ihrem Weg zu erkennen.

Eine Hauptanwendung von Robotern auf Farmen ist das Ernten und Verpacken von Obst und Gemüse. Aufgrund der Genauigkeit und Geschwindigkeit, die Roboter erreichen können, um die Erntemenge zu erhöhen und Abfall zu reduzieren, ist das Ernten und Pflücken eine der beliebtesten robotischen Anwendungen.

Selbst repetitive Aufgaben in der Viehzucht, wie das Melken von Kühen, das Ausbringen von Futter und die Überwachung von Weideflächen, können automatisiert werden. Durch die Automatisierung langsamer, repetitiver und monotoner Aufgaben können Landwirte sich stärker auf die Verbesserung der Gesamterträge konzentrieren.

Zusätzlich werden Roboter eingesetzt, um komplexe Aufgaben wie die Überwachung von Pflanzen und die Messung des pH-Werts im Boden auszuführen. Roboter können auch programmiert werden, um Pflanzenpflege zu übernehmen, indem sie Pflanzen beschneiden, Unkraut entfernen, Insektizide auftragen und Bewässerung bereitstellen.

Um Unkraut zu bekämpfen, setzen Unternehmen Computer Vision und verschiedene mechanische Werkzeuge ein, die es Robotern ermöglichen, Unkraut zu entfernen, anstatt Chemikalien zu verwenden. Ebenso werden intelligente Sprühgeräte mit Kameras für Computer Vision kombiniert, um Unkraut zu identifizieren und gezielte Herbizidanwendungen durchzuführen.

Innovation in der Agrarrobotik

Innovation ist in jedem Sektor unerlässlich, und sie ist in der Landwirtschaft jetzt relevanter denn je, da die Einführung neuer Technologien wie Robotik ein Schlüsselfaktor für die Veränderung der Landwirtschaft sein wird. Schließlich ist die Weltbevölkerung mit atemberaubender Geschwindigkeit wachsend, sodass neue Innovationen in der Landwirtschaft notwendig geworden sind.

Obwohl wir seit den ersten Industrierobotern der 1950er Jahre einen weiten Weg zurückgelegt haben, hat sich die Innovation in robotischen Anwendungen in der Landwirtschaft in den letzten Jahren erheblich weiterentwickelt. Schauen wir uns also einige der wichtigen Innovationen in der Agrarrobotik an.

Farmautomatisierung

Farmautomatisierung reduziert den menschlichen Aufwand und Fehler, indem sie kombiniert:

• Landwirtschaftliche Maschinen
• Computersysteme
• Elektronik
• Chemische Sensoren
• Datenmanagement 

Durch den Einsatz automatisierter Erntemaschinen und autonomer Traktoren nutzen Landwirte Ressourcen effizient und erzielen höhere Erträge.

Automatisierung ist bereits ein wesentlicher Bestandteil des landwirtschaftlichen Prozesses, aber da sie in den kommenden Jahren noch wichtiger wird, ermöglicht das erhöhte Automatisierungsniveau den Landwirten, sich stärker auf kreative, komplexe und andere kritische Aspekte ihres Geschäfts zu konzentrieren. Außerdem können die meisten Landwirte dank der Automatisierung mehr Zeit mit ihren Familien verbringen als zuvor.

GIS in der Landwirtschaft

Geoinformationssysteme (GIS) in der Landwirtschaft basieren auf Technologien wie Satelliten, um die Arten und Position von Pflanzen, den Düngungsgrad, den Bodenzustand und verwandte Informationen zu verstehen. Durch die Nutzung der aus GIS-Fernmessgeräten und -Software generierten Daten können Landwirte fundierte Entscheidungen treffen.

Neben der Nutzung dieser Technologie zur Bestimmung des optimalen Standorts für die Aussaat und zur Verbesserung der Bodennährstoffe kann GIS-Software auch bei der Gesundheit, Fruchtbarkeit und Ernährung von Nutztieren helfen, indem sie die Bewegung der Tiere überwacht.

Vertikale Landwirtschaft

Eine neue, beliebte Anbaumethode ist die vertikale Landwirtschaft oder Indoor-Farming, bei der Pflanzen in einer vollständig regulierten Umgebung kultiviert werden. Hier werden alle Bedürfnisse der Pflanzen künstlich durch Wasser, Licht und Nährstoffe gedeckt, wobei hydroponische, aquaponische und aeroponische Techniken verwendet werden.

Die kontrollierte Umweltlandwirtschaft (CEA) reduziert den Wasserverbrauch erheblich, schützt Pflanzen vor widrigen Wetterbedingungen und maximiert die Flächennutzung für den Anbau, um zuverlässige und höhere Erträge zu erzielen, während Ressourcen effizient genutzt und Arbeitskosten durch den Einsatz von Robotern für Ernte und Pflanzung gesenkt werden.

Klicken Sie hier, um mehr über vertikale Landwirtschaft zu erfahren.

Drohnen

Unbemannte Luftfahrzeuge oder Drohnen werden zunehmend nützlich, um Pflanzen zu überwachen. Durch den Einsatz fortschrittlicher Sensoren können Drohnen das Wachstum von Pflanzen überwachen, Krankheitsstress erkennen, die Feldtemperatur messen und Pestizide, Wasser oder Dünger an gewünschten Stellen im Feld ausbringen.

Unterdessen werden Drohnen im Viehmanagement eingesetzt, um Grünflächen zu beobachten und die Tierbewegungen auf großen Flächen zu verfolgen. Einige Drohnen sind mit Wärmebildkameras ausgestattet, um kranke Tiere mit hoher Körpertemperatur zu erkennen. Auf diese Weise helfen Drohnen Landwirten, umfassende Daten zu erhalten, um rechtzeitige Entscheidungen zu treffen.

Künstliche Bestäuber

Bestäubung, ein Prozess, der die Befruchtung und Samenproduktion ermöglicht, ist für das Überleben vieler Nutzpflanzen von entscheidender Bedeutung. Allerdings steht die Bestäubung vor vielen Herausforderungen, wie dem Verlust von Lebensräumen, dem Einsatz von Pestiziden und dem Rückgang der Bienenpopulationen.

Infolgedessen steigt die Innovation, zum Beispiel robotische Insekten, die das Verhalten und Aussehen natürlicher Bestäuber nachahmen. Hier sind winzige Maschinen mit Sensoren, Kameras, künstlicher Intelligenz (KI) und Mikroaktuatoren ausgestattet, die es ihnen ermöglichen, autonom zu fliegen, zu navigieren und Blumen zu bestäuben.

Im Vergleich zur manuellen Bestäubung sind KI-robotische Insekten nicht nur präziser, flexibler, skalierbarer und kostengünstiger, sondern können auch bei jedem Wetter und in jeder Umgebung arbeiten. Diese Bestäuber können zudem so programmiert werden, dass sie bestimmte Nutzpflanzen oder Pflanzen anvisieren und unerwünschte Kreuzbestäubungen oder Kontaminationen vermeiden.

Durch die Verringerung des Drucks auf natürliche Bestäuber tragen KI-robotische Insekten zur Wiederherstellung von Ökosystemen und Biodiversität bei und schaffen gleichzeitig neue Möglichkeiten für Bildung, Forschung und Innovation in den Bereichen Robotik und Biotechnologie.

Laser-Vogelscheuchen

Früher setzten Landwirte auf traditionelle Vogelscheuchen, um lästige Vögel oder Nagetiere, die eine Bedrohung für wachsende Pflanzen in offenen Feldern darstellen, abzuwehren. Heute greifen Landwirte jedoch zu High-Tech-Geräten mit Bewegungssensoren, um Vögel vom Befall der Pflanzen abzuhalten.

Ein Forscher der University of Rhode Island half bei der Entwicklung einer Laser-Vogelscheuche, die grünes Laserlicht projiziert, auf das Vögel empfindlich reagieren. Für Menschen im Sonnenlicht unsichtbar, kann sie einen Laserstrahl von 600 Fuß über ein Feld schießen, um Vögel zu vertreiben. Die Laser-Vogelscheuche wird in einem Plastikbehälter aufbewahrt, um sie vor Witterungseinflüssen zu schützen, und ist an einer verstellbaren Stange befestigt.

Technologie in der Viehzucht

Aufkommende Technologien in der Viehzucht ermöglichen es Landwirten, das Farmmanagement zu optimieren, die Tierpflege zu verbessern und die Produktivität zu steigern. Beispielsweise automatisieren Technologieunternehmen durch den Einsatz von Robotik, Big Data und KI Aufgaben wie Milchinrichtungen, um Kühe ohne menschliches Eingreifen zu melken, Fütterungssysteme, die den Tieren maßgeschneiderte Futtermischungen in geeigneten Mengen bereitstellen, und Reinigungssysteme, die Abfälle entfernen und sauberere, krankheitsfreie Umgebungen schaffen.

In der Milchindustrie entwickeln Unternehmen Sensoren, um die Echtzeit-Milchproduktion und -qualität, Gesundheit und Schwangerschaftshormone zu überwachen. Berichten zufolge nutzen 12 % der Milchviehbetriebe Roboter, ein Anteil, der in den nächsten fünf Jahren auf 20 % steigen soll. Gleichzeitig helfen virtuelle Zäune den Betrieben, Tiere, die einen Sensor tragen, aus der Ferne zu bewegen.

Unternehmen

Bei so viel Innovation in der Agrarroboterbranche werfen wir nun einen Blick auf einige der prominenten und wichtigsten Akteure:

1. FarmWise

Ein führender Innovator im Bereich der Agrartechnologie und Robotik, FarmWise hat in 9 Finanzierungsrunden insgesamt 73,9 Mio. $ aufgebracht, laut CB Insights. Das Unternehmen nutzt eine Kombination aus KI, Computer Vision und Robotik, um Produkte zu entwickeln, die darauf ausgerichtet sind, Unkraut ohne den Einsatz von Chemikalien zu entfernen und Daten auf Gemüsefarmen zu sammeln. 

Kürzlich stellte das Unternehmen sein neues Unkrautentfernungsgerät Vulcan auf der World Ag Expo 2023 vor, das Computer Vision und Deep-Learning-Modelle nutzt, um Unkraut mit hoher Präzision zu entfernen. 

2. Deere & Company

Dieses börsennotierte Unternehmen ist bekannt für seine traditionellen landwirtschaftlichen Maschinen und setzt Technologien wie KI, IoT, Roboter, maschinelles Lernen, Big Data usw. ein, um datenbasierte Entscheidungen zu treffen. Bei einem Kurs von 382,20 $ sind die Aktien von John Deere seit Jahresbeginn (YTD) um 10,86 % gefallen. 

DE Preisdiagramm

Das Unternehmen hat eine Marktkapitalisierung von 110,07 Mrd. und zahlt eine Dividendenrendite von 1,41 %, bei einem KGV (TTM) von 11,30 und einer Eigenkapitalrendite (ROE, TTM) von 47,73 %. Für das am 30. Juli 2023 endende dritte Quartal meldete John Deere einen Nettogewinn von 2,978 Mrd. $. 

3. Carbon Robotics

Der führende Innovator im Bereich der Agrarrobotik, Carbon Robotics, nutzt KI, Computer Vision, Robotik und Laser, um Landwirten zu ermöglichen, ihren Unkrautbekämpfungsprozess zu optimieren. Das Unternehmen bietet einen autonomen Laser-Unkrautstecher für die kommerzielle Landwirtschaft an, der Deep Learning verwendet, um unerwünschte Pflanzen zu identifizieren und zu entfernen. 

Es ist zudem auf dem Weg, den LaserWeeder in 17 US-Bundesstaaten und drei kanadischen Provinzen bereitzustellen. Im April dieses Jahres hat Carbon Robotics 30 Mio. $ eingeworben, wodurch die bisherige Gesamtsumme auf 67 Mio. $ steigt, um die Fertigung und internationale Expansion zu beschleunigen.

4. Trimble

Die Aktien von Trimble (TRMB), einem Unternehmen, das robotische und autonome Technologien für landwirtschaftliche Geräte entwickelt, sind in diesem Jahr um 16,12 % gefallen und werden zu 42,41 $ gehandelt, bei einem KGV (TTM) von 31,61 und einer Eigenkapitalrendite (ROE, TTM) von 8,16 %. Für das 3. Quartal 2023 meldete das Unternehmen einen Umsatz von 957,3 Mio. $, ein Anstieg von 8,2 % gegenüber dem Vorjahr, und einen nicht-GAAP-Gewinn von 68 Cent pro Aktie.

Am Ende des Quartals verfügte Trimble über 216,8 Mio. $ in bar und Zahlungsmitteln, und die Gesamtschulden betrugen 3,05 Mrd. $. Da das Rennen unter den Herstellern von Landmaschinen zur Automatisierung der Landwirtschaft an Fahrt gewinnt, kündigte AGCO Corp (AGCO.N) kürzlich an, dass es eine 85‑%‑Beteiligung am Agrargeschäft von Trimble für 2 Mrd. $ übernehmen wird.

5. AgEagle Aerial Systems Inc. 

Dieses Unternehmen, das schätzungsweise 150 Mitarbeiter beschäftigt, bietet drohnenbasierte Datenlösungen an, um Landwirten zu ermöglichen, das Pflanzenmanagement zu verbessern. Neben der Landwirtschaft bietet das Unternehmen seine Full‑Stack‑Drohnenlösungen auch in den Bereichen Energie, Bauwesen und Regierung an. 

UAVS Preisdiagramm

Im September brachte AgEagle seine festflügelige unbemannte Luftfahrtsystem‑Drohne eBee VISION auf den Markt. Mit einer Marktkapitalisierung von 15,83 Mio. $ werden die Aktien von AgEagle (UAVS) zu 0,13 $ gehandelt und haben ein KGV (TTM) von -0,22. Im August meldete das Unternehmen einen deutlichen Rückgang seiner Q2‑Umsatzergebnisse auf 3,28 Mio. $, nachdem der Umsatz im Vorjahr um 95,62 % gestiegen war.

Vor- und Nachteile der Agrarrobotik

Die Automatisierung landwirtschaftlicher Systeme bringt eine Reihe von Vorteilen mit sich:

• Im Gegensatz zu Menschen können Roboter schneller arbeiten und über längere Zeiträume hinweg, ohne sich zu langweilen oder zu ermüden, Pausen zu benötigen, Produktivitätseinbußen zu erleiden oder Verletzungsrisiken einzugehen.

• Durch die Reduzierung von Abfall sowie der Kosten für Arbeit und landwirtschaftliche Betriebe stellt die Agrarrobotik eine kosteneffiziente Methode dar. 

• Da Roboter nicht anfällig für menschliche Fehler sind, können sie sowohl repetitive Aufgaben als auch komplexe Tätigkeiten im gesamten Prozess genau und präzise ausführen.

• Mit Robotern müssen Sie sich keine Sorgen über Arbeitskräftemangel bei saisonalen Aufgaben oder darüber machen, dass Ernten im Boden liegen bleiben und nicht rechtzeitig für den Vertrieb verladen werden.

• Dank ihrer fortschrittlichen Wahrnehmungsfähigkeiten, autonomen Entscheidungsfähigkeiten und präzisen Ausführungsfähigkeiten können Roboter genaue und effiziente Produktionsziele selbst in komplexen, harten und gefährlichen Umgebungen erreichen.

Allerdings ist die Automatisierung landwirtschaftlicher Systeme nicht ohne Nachteile:

• Das größte Problem bei Robotern ist ihr hoher Preis. Obwohl die Kosten durch gesteigerte Effizienz und Erträge ausgeglichen werden können, bleibt es eine enorme Anfangsinvestition, obwohl die Kosten mit fortschreitender Technologie sinken werden.

• Roboter benötigen zudem Strom und regelmäßige Wartung, um betriebsbereit zu bleiben, was die Nutzungskosten weiter erhöht.

• Agrarrobooter benötigen komplexe Algorithmen, um für jede Aufgabe zu funktionieren, was bedeutet, dass Landwirte vor der Nutzung geschult werden müssen.

Fazit

Wie wir gesehen haben, ziehen Roboter zunehmend die Aufmerksamkeit von Forschung und Industrie auf sich, was zu einer schnellen Weiterentwicklung der Agrarrobooter geführt hat. Durch die Integration von Wahrnehmungs-, Entscheidungs-, Steuerungs- und Ausführungstechniken wurden zudem bedeutende Verbesserungen erzielt.

Das ist vor dem Hintergrund einer wachsenden Bevölkerung und zunehmender Engpässe bei Land und Wasser sinnvoll, da Agrarrobooter eine einzigartige und integrale Rolle spielen, indem sie eine intelligentere, sicherere und produktivere Art der Landwirtschaft bieten!