Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und KonstruktionstechnikIn der Landwirtschaft und Lebensmittelproduktion bleiben viele Stellen unbesetzt, da die Arbeit körperlich anstrengend ist und zunehmend an Attraktivität verliert. Dieses Phänomen ist sowohl in Deutschland als auch in Taiwan zu beobachten. Die Partner im Projekt TAIGER entwickeln daher adaptive Agrarroboter, die sich mit Sprachbefehlen und menschlichen Demonstrationen intuitiv für Navigation sowie komplexen Handhabungsaufgaben wie dem Beschneiden und Ernten trainieren lassen. Ziel ist es, genau jene Arbeitsschritte zu automatisieren, für die es heute noch keine automatisierten Lösungen gibt, um fehlende Arbeitskräfte auszugleichen. Das deutsch-taiwanische Konsortium bündelt Expertise aus KI, Robotik und Industrie und schafft so die Grundlage für skalierbare, nachhaltige und zuverlässige Agrarautomatisierung.
TAIGER – Teaching Actions for Imitation Learning in Greenhouse and Agricultural Edge Robotics
Robotische Automatisierung bietet erhebliches Entlastungspotenzial, es fehlt jedoch bislang an Lösungen für die hochvariablen, unstrukturierten und kulturspezifischen Arbeitsumgebungen in der Landwirtschaft.
Das Verbundprojekt TAIGER will die Agrarrobotik entscheidend voranbringen. Dazu entwickeln Forschende KI-basierte Verfahren, mit denen Roboter komplexe Aufgaben wie Beschneiden und Ernten in unstrukturierten Produktionsumgebungen robust bewältigen können. Die robotischen Assistenten lassen sich mithilfe natürlichsprachlicher Anweisungen und menschlicher Demonstrationen intuitiv an neue Aufgaben anpassen. Sie erhalten durch Sprachbefehle neue Navigationspfade, erkennen Fehler, lassen sich einfach aus Fehlerzuständen befreien und erlernen feinmotorische Fähigkeiten wie das Beschneiden oder Ernten anhand menschlicher Demonstrationen.
Für einen zuverlässigen Einsatz entwickelt das Team von TAIGER einen neuartigen Trust-Gate-Mechanismus. Dieser bewertet die Konfidenz geplanter Roboteraktionen und führt sie nur bei ausreichender Sicherheit aus. Andernfalls fordert das System menschlichen Eingriff an und es können beispielsweise neue Demonstrationen aufgenommen werden.
Das Konsortium vereint erfahrene taiwanische Forschende auf dem Gebiet der sprachgesteuerten Robotik mit deutschen Experten und Expertinnen für KI-basierte Bildverarbeitung, Robotik und Handhabung. Ergänzt wird es durch starke Industriepartner, darunter taiwanische Hardwarehersteller und ein deutsches Agrarrobotikunternehmen. Gemeinsam schafft TAIGER die Grundlage für den skalierbaren Einsatz von Agrarrobotern.
Das Projekt leistet einen wesentlichen Beitrag dazu, robotische Systeme im Agrarbereich auch ohne technische Vorkenntnisse intuitiv mithilfe natürlicher Sprache und menschlicher Demonstrationen zu programmieren und zu steuern. Darüber hinaus wird der sichere Betrieb KI-basierter Steuerungssysteme gewährleistet und die Voraussetzungen geschaffen, den Ansatz auf unterschiedliche Kulturen und Handhabungsprozesse zu übertragen. Damit legt TAIGER die Grundlage für einen skalierbaren Einsatz von Agrarrobotern, der sich durch intuitive Bedienbarkeit, hohe Anpassungsfähigkeit und verbesserte Zuverlässigkeit auszeichnet.
Leistungen des Fraunhofer IPK
Das Fraunhofer IPK leitet das internationale Verbundvorhaben und koordiniert somit die Arbeiten im deutschen Konsortium sowie die Zusammenarbeit mit den taiwanesischen Partnern. Mit seinen Schwerpunkten in Robotik und maschinellem Sehen bringt das Fraunhofer IPK umfassende Expertise in den Bereich Physical AI ein. Diese ermöglicht die intuitive Datenerfassung durch menschliche Demonstrationen, die automatisierte Bewegungssteuerung von Robotern sowie die Erkennung von Anomalien und Fehlern während robotischer Prozesse.
Partner
- Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie IME
- Ant Robotics GmbH
- National Taiwan University
- Techman Robot Inc.
- Delta Electronics Inc.
- Motion Technology Electric & Machinery Co., Ltd
- Taoyuan Extension Station