Lay summary

Eine kürzlich untersuchte neuartige Unkrautbekämpfungsmethode zeigte, dass sich zum Beispiel die hartnäckigen Blacken zurückdrängen lassen, wenn ihnen alle paar Wochen die Blätter entfernt werden. Da die Pflanzen viel Energie aufwenden müssen, um immer wieder neue Blätter auszutreiben, werden sie so ausgehungert.

Bei kürzlich abgefressenen Weiden fällt auf, dass die Tiere das Unkraut stehen gelassen und isoliert haben, womit es für eine Maschine viel einfacher zu finden ist.

In unserem Ansatz mäht der Roboter nach dem Beweiden durch das Vieh die verbleibende Vegetation. Dabei erkennt er die Art und Position des herausstehenden Unkrauts. Nach 10 bis 14 Tagen fährt der Roboter wiederum durch die Weide, mäht aber nur noch kleine Stellen, wo das Unkraut erkannt wurde. Je nach Weideintervall erfolgt weitere 2 bis 3 Wochen später erneut ein Durchgang im gleichen Modus oder dann bereits wieder der flächige Pflegeschnitt.

Unsere Arbeit fokussiert dabei auf zwei fundamentale Fragestellungen:

• Wie muss die Bewegungsplanung eines Feldroboters gestaltet werden, damit dieser mit den fahrtechnischen Herausforderungen einer Weide umgehen kann, ohne dabei steckenzubleiben oder umzufallen?
• Auf welche Weise lassen sich Elemente künstlicher Intelligenz trainieren, um die prominenten Weideunkräuter in der Zentralschweiz zuverlässig zu erkennen?

Abstract

Weeds lower yield and output quality in agricultural fields. At the same time, weed management by pesticides is harmful for people and environment. Field robots mechanically removing weeds provide one pathway towards a food production system without pesticides. While many robotics projects focus on combatting weeds in row crops, very few address weed management in pastures, because pastures are often fields with a more difficult terrain and lower value creation. A recently developed weed management idea is to starve out weeds by repeatedly cutting off their leaves. Since after grazing, weeds are often the only plants remaining, we propose to amend the above strategy of weed famishment as follows: After grazing, cut all remaining vegetation in 'Broad Cut' mode. As the robot passes the field, record the GPS locations of the large single-stock weeds like broad-leaved dock, thistles or hogweed. After 7 to 10 days, pass through the field again, only cutting a small patch at the recorded locations in 'Selective Cut' mode, thereby eliminating the very difficult task of finding the weeds in dense vegetation. Repeat the procedure another 10 days later. An additional 10 days later, the field will have been grazed again, and the procedure reverts to 'Broad Cut' mode.We propose to develop the technical fundamentals required to enable a robot to perform the above task and navigate steep and rugged pastures. Our proposed adaptive path planning concept with state-based vehicle envelop protection will bring cross-country mobility of agricultural robots to a new level. Combined with a vision system backed by deep learning artificial intelligence, the new concept will detect and exterminate the prominent pasture weeds of central Switzerland.

Last updated:07.06.2022