Forscher des Landwirtschaftlichen Forschungsdienstes (ARS) des U.S. Departments of Agriculture (USDA) haben kürzlich verlauten lassen, dass ihr Zweiarm-Apfelerntesystem in aktuellen Versuchen einen deutlichen Schritt nach vorne gemacht habe. Das Gerät stelle damit einen wichtigen Meilenstein bei der Automatisierung einer der arbeitsintensivsten Aufgaben in der Apfelproduktion dar.
Apfelproduzenden in den USA sind ebenso wie ihre Europäischen Kollegen daran interessiert, die Arbeitskosten weiter zu senken, um wirtschaftlich erfolgreich arbeiten zu können. Der neue Ernteroboter könnten zu einer großen Hilfe in diesem Bereich werden, da er nicht nur die Früchte in kommerziellen Dichtpflanzungen pflückt, sondern sie auch gleich auf dem Feld sortiert. Das Projekt wird im Rahmen eines nationalen USDA-Programms finanziert und erhielt später Unterstützung durch die National Institute of Food and Agriculture (NIFA) Specialty Crop Research Initiative. Es umfasst außerdem zwei nicht näher genannte kommerzielle Unternehmen und umfangreiche Feldtests. "Wir haben das Projekt vor fünf oder sechs Jahren gestartet, als Reaktion auf den zunehmenden Druck, dem die Produzenten ausgesetzt sind, ausgelöst durch drohenden Arbeitskräftemangel und immer weiter steigende Produktionskosten", berichtete der leitende Forscher Renfu Lu. Dabei stehen die Projektverantwortlichen im kontinuierlichen Austausch mit Produzenten. Beim aktuellen System hat man das Gerät vom einarmigen Roboterarm hin zu einem modularen Design mit zwei Roboterarmen weiterentwickelt, die sich einen einzigen Wahrnehmungssensor teilen. Um die Äpfel abzutrennen, nutzt der Roboter einen vakuumbasierten Manipulator,– eine Methode, die laut Lu hilft, Fruchtschäden zu reduzieren und gleichzeitig die Leistung im dichten Blattwerk zu verbessern. "Viele Landwirte kamen zu mir und sagten: 'Nun, es wäre großartig, wenn wir die Roboter-Ernte gleich mit einer Sortierung im Feld kombinieren könnten, um eine vollständige Ernteautomatisierung zu erreichen“, berichtete der Wissenschaftler. „Deshalb haben wir auch eine Sortierfunktion integriert.“ Das Team misst die Leistung des Roboters anhand von drei Schlüsselkennzahlen: Einer erfolgreicher Ernterate, der Erntegeschwindigkeit und der geernteten Fruchtqualität. Letzteres bezieht sich auf den potenziellen Schaden, den der Roboter beim Bergen der Äpfel verursacht. Der Roboter benötigt derzeit im Durchschnitt vier bis fünf Sekunden pro gepflückte Frucht. Die Forscher streben aber an, diese Rate auf zwei bis drei Sekunden pro Apfel zu reduzieren. Damit würde das die Leistung des Ernteroboters näher an die menschliche Erntegeschwindigkeit herankommen, wenn man Pausen und Handhabungszeit berücksichtigt. Die Feldversuche während der Erntesaison 2025 fanden in kommerziellen Obstanlagen im Bundesstaat Washington statt. Geprüft wurde sowohl die Leistung im zweidimensionalen vertikalen Fruchtwand-System als auch in einer hohen Spindelpflanzung. Bei beiden Anlagen handelt es sich um hochdichte Systeme, die sich gut für die Automatisierung eignen. Aber selbst in Obstanlagen im Staate Michigan, wo die Baumstruktur oft weniger gleichmäßig ist, erreichte der Roboter offensichtlich Ernteraten von 60-80 %.
"Die Leistung wird definitiv von der Struktur der Obstplantagen beeinflusst", sagt Lu und fügt hinzu, dass das langfristige Ziel weiterhin 80 Prozent Leistung in typischen hochdichten Obstgärten in großen Apfelregionen beträgt.
Das System erntet noch nicht selektiv basierend auf der Fruchtreife, aber Lu sagte, dass diese Funktion mit künstlichen Intelligenzmodellen entwickelt wird.
Das Team entwickelt außerdem eine autonome mobile Ernteplattform, die vier Module und einen Sortierer im Feld integriert, der Obst in Frisch- und Verarbeitungsklassen trennen kann. Die Plattform ist so konzipiert, dass sie sowohl leere als auch volle Behälter autonom handhabt und Obstgärten ohne menschliches Eingreifen navigiert.
Die Technologie wurde an die Michigan State University lizenziert, die ein Start-up gegründet hat, um das System kommerzialisiert zu machen. Lu sagt, das Unternehmen habe eine Anfangsinvestition gesichert und strebt eine kommerzielle Lieferung innerhalb der nächsten Jahre an. Die Kosten bleiben jedoch zentral für die Verbreitung.
"Wenn ein Erzeuger keine Kosteneinsparung oder Arbeitseinsparung erreicht, wird er die Technologie nicht übernehmen", betont Lu. "Wir sind uns sehr bewusst – wir wollen ein Robotermodul kosteneffizient bauen."
Selbst mit Automatisierung erwartet der Forscher, dass menschliche Arbeitskräfte Teil der Erntearbeiten bleiben.
"Unser Ziel ist es, eine Pickrate von 80 Prozent zu erreichen", fügt er hinzu. "Daher müssen die restlichen Früchte, sagen wir 20 Prozent, von einem Menschen gepflückt werden."
