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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur semiautonomen Bearbeitung von Pflanzen gemäß dem Anspruch 1.
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Die generative und vegetative Vermehrung von Pflanzen sowie die pflanzliche Kultur in künstlichen Kultursystemen, wie z. B. der Gewebekultur, umfasst alle Methoden der Züchtung und Klonierung von pflanzlichen Zellen, Organteilen und Embryonen von Pflanzen für bestimmte Zwecke unter in vivo und in vitro Bedingungen.
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Die generativen Vermehrungsprinzipien von Pflanzen beruhen auf einer geschlechtlichen Fortpflanzung (Kreuzung) zweier verschiedener Pflanzen, um Samen (Saatgut) zur Erzeugung von Nachkommen zu erhalten. Hierbei werden gezielt züchterische Operationen an Pflanzen bzw. auch an bestimmten Organen oder z. B. in das Endosperm oder den Keimzellen durchgeführt.
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Die vegetativen Vermehrungsprinzipien beruhen auf der Teilung und Klonierung sowie Veredlung von Pflanzen. Sowohl die Stecklingsvermehrung als auch die pflanzliche Gewebekultur beruhen dabei auf dem Prinzip der prinzipiellen Totipotenz jeder Pflanzenzelle. Ziel bei diesen Methoden ist dabei u. a. aus einem Explantat (in der Regel ein Stück pflanzliches Gewebe) eine vollständige und genetisch identische Pflanze (Klon) zu erzeugen. In der Stecklingsvermehrung werden hierfür Gewebe von einer Mutterpflanze in unsteriler Umgebung abgetrennt. Bei der in vitro Kultur vermehren sich dabei die Zellen des Explantates in einer sterilen Umgebung auf einem Nährmedium unter Zugabe von Pflanzenhormonen, Nährstoffen und Licht und bilden im Rahmen einer Adventivorganogenese Wurzeln, Blätter, weitere Organe oder Zellen aus.
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Für all diese Prozesse sind bisher an verschiedenen Stellen des vegetativen sowie des generativen Vermehrungsprozesses manuelle, operative Eingriffe am Pflanzenmaterial notwendig. Diese werden vorwiegend in steriler aber in einigen Fällen auch in unsteriler Umgebung unter Einsatz verschiedener Behandlungsmittel z. B. Pinzetten, Skalpelle, Stecklingsscheren, Präparationsbesteck, der menschlichen Hand etc. durchgeführt. In vielen Fällen werden für diese Prozesse außerdem Binokulare, Mikroskope oder weitere vergrößernde Hilfsmitteln eingesetzt. Wenn diese Prozesse steril durchgeführt werden sollen, erfolgt die Durchführung im Reinraum oder an sterilen Werkbänken.
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Für wirtschaftliche Züchtungs- und Produktionsprozesse, bei denen diese Behandlungsprozesse bzw. Operationen am Pflanzenmaterial vorgenommen werden, ist es sehr wichtig, dass die Pflanzen pathogenfrei und wenigstens teilweise explizit sanierend (zur Pathogenelimierung) behandelt werden. Dies erreicht man durch das Sterilisieren der Behandlungsmittel bzw. des Operationsbesteckes und Desinfizieren aller Oberflächen und Materialien mit denen das zu behandelnde Pflanzenmaterial in Kontakt tritt. Dies ist insbesondere für einen großen Durchsatz von zu behandelnden Pflanzen sehr aufwendig.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, durch welches die Bearbeitung von Pflanzen zeit- sowie kosteneffizienter durchgeführt werden kann.
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Eine Lösung dieser Aufgabe wird durch die Maßnahmen des Anspruchs 1 beschrieben. Demnach ist ein Verfahren zur semiautonomen Bearbeitung von Pflanzen vorgesehen, bei dem wenigstens eine Pflanze oder ein Bestandteil der Pflanze von einer Bilderkennungseinrichtung erfasst wird. Anhand der durch die Bilderkennungseinrichtung erkannten Muster und Merkmale der Pflanzen wird einer Person mindestens eine Option zur Bearbeitung der Pflanze vorgeschlagen. Durch die Auswahl mindestens einer Option durch die Person wird die Pflanze bzw. der Bestandteil der Pflanze sodann von einem Bearbeitungsmittel autonom bzw. automatisch bearbeitet. Dieses Verfahren zur Bearbeitung der Pflanze ist somit unterteilt in eine autonome maschinengesteuerte Handhabung der Pflanze und eine Bilderkennung, mit der spezifische Merkmale der Pflanze erkannt werden sowie in einen Entscheidungsprozess, der von einer Person durchgeführt wird. Die Person bestimmt somit, welche Operation bzw. welche Behandlung an der Pflanze durchgeführt werden soll. Dabei erfolgt die Auswahl der möglichen Operationen bzw. Behandlungen aus mehreren Optionen, welche von einer Steuereinheit bzw. einem Prozessor aufgrund der erkannten Muster zur Verfügung gestellt wird. Die Person muss somit die Pflanze nicht mehr manuell handhaben. Dadurch kann die eigentliche Operation bzw. die Behandlung der Pflanze örtlich getrennt von der Person erfolgen. Dies erleichtert insbesondere die notwendige Sterilisierung bzw. Desinfizierung der Umgebung, in der die Bearbeitung der Pflanze stattfindet. Dadurch lässt sich das gesamte Verfahren besonders zeit- sowie kosteneffizient durchführen. Bei den hier beschriebenen Pflanzen bzw. Pflanzenbestandteilen kann es sich auch um pflanzliche Organteile oder anderes pflanzliches Material handeln. Demnach soll das hier beschriebene Verfahren nicht auf die Anwendung an einer Pflanze eingeschränkt sein, sondern sich vielmehr auch auf die Anwendung an pflanzlichen Organteilen und dergleichen erstrecken
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Vorzugsweise sieht es die Erfindung weiter vor, dass die Pflanze hängend oder auf einem Untergrund liegend von der Bilderkennungseinrichtung aus mindestens einer Perspektive, vorzugsweise von allen Seiten, erfasst wird und mithilfe eines neuronalen Netzwerkes oder eines Algorithmus Merkmale und Muster erkannt werden und anhand dieser Merkmale und Muster mindestens eine Option, vorzugsweise eine Vielzahl, von möglichen Bearbeitungsoptionen aufgezeigt wird. Durch die Verwendung eines neuronalen Netzwerkes lässt sich nicht nur jede individuelle Pflanze erkennen, sondern auch mögliche sowie angemessene Optionen zur Behandlung der Pflanze bestimmen. Dabei ist es denkbar, dass dem neuronalen Netzwerk über eine Steuereinheit bereits vorab vorgegeben wird, welche Art der Behandlung durchzuführen ist. Das neuronale Netzwerk sucht sodann beispielsweise nach geeigneten Positionen auf der Pflanze zur Entnahme einer Probe oder für einen Schnitt, um einen Klon der Pflanze zu erzeugen. Darüber hinaus ist es denkbar, dass während der Durchführung des Verfahrens das neuronale Netzwerk fortwährend erweitert wird und bei jedem Prozessschritt dazulernt. Durch die hohe Genauigkeit sowie Schnelligkeit der Mustererkennung kann so der Person eine Vielzahl verschiedener Behandlungsoptionen aufgezeigt werden. Gleichermaßen ist es denkbar, dass durch das neuronale Netzwerk erkannt wird, dass sich keine Operation bzw. keine der bekannten Behandlungsprozesse anbietet und die Pflanze aus dem Prozess auszuschleusen ist. Eine derartige Situation könnte allerdings auch genutzt werden, um einen neuen Behandlungsprozess zu etablieren und das neuronale Netzwerk entsprechend anzuwenden. Die Bilderkennungseinrichtung kann eine, zwei oder mehr Kameras aufweisen. Diese Kameras sind derart positioniert oder positionierbar, dass sie die Pflanze wenigstens aus einer Perspektive, vorzugsweise aus allen Perspektiven, abbilden kann. Bei der Kamera kann es sich um eine Optik mit einem lichtempfindlichen Sensor, beispielsweise einen CCD-Chip oder einen CMOS-Sensor, handeln, der für verschiedene Spektralbereiche sensibel ist. Darüber hinaus ist es auch denkbar, dass die Bilderkennungseinrichtung mit weiteren Sensoren, wie beispielsweise einem Gewichtsensor oder einem Sensor zur Vermessung der Größe der Pflanze ausgestattet ist.
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Bei den möglichen Bearbeitungsoptionen bzw. den Operationen kann es sich um einen Schnitt der Pflanze, eine Klonierung, eine Probenentnahme, eine Meristemierung, Mikro-Grafting, eine punktuelle Bearbeitung des Pflanzengewebes, Wachstumsstimulation, Brechung der Keimruhe durch Perforation einer Samenschale, Bearbeitung sowie Behandlung von Samen, Samenschalen, Embryonen, Zygoten, Proembryonen, Bearbeitung sowie Behandlung von Pflanzenorganen zur in vitro Kultur, wie Meristem, Achselknospen, Wurzelspitzen, Blatt- und Blütenstielstücke, Adventivsprossen, Kalluskulturen, Einzelzellen, Mikrosporen, Fruchtknoten, Antheren, Pollen, Früchte und Mikrostecklinge und dergleichen handeln. Darüber hinaus sind noch weitere Operationen bzw. Behandlungen von Pflanzen möglich. Letztendlich ist es denkbar, dass jegliche Operation bzw. Behandlung von Pflanzen auf die hier beschriebene Art und Weise semiautonom durchgeführt wird.
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Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Bearbeitung der Pflanze in einer sterilen oder nicht sterilen Umgebung erfolgt, wobei die mindestens eine Pflanze, insbesondere automatisch oder händisch, in die sterile Umgebung hinein und, insbesondere automatisch oder händisch, wieder aus der sterilen Umgebung heraus transportiert wird. Dabei ist es denkbar, dass die Pflanze beim Eintritt und beim Austritt in die sterile Umgebung durch Schleusen transportiert wird. Dadurch reduziert sich der Aufwand der Sterilisation bzw. der Dekontamination vor einem jeden Bearbeitungsschritt. Die Sterilisation bzw. die Dekontamination des Raumes, in dem die Behandlung durchgeführt wird, erfolgt mit den bekannten Maßnahmen.
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Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung kann es vorsehen, dass die Person eine Bearbeitungsoption der Pflanze auswählt und ihr sodann von der Steuereinrichtung aufgezeigt wird, vorzugsweise durch eine Projektion oder einer Markierung mittels Laser auf der Pflanze, wo und/oder wie die Pflanze zu bearbeiten ist. So ist es beispielsweise auch denkbar, dass durch die Steuereinrichtung ein Muster auf der Pflanze projiziert wird, welches sodann automatisch von einem Schneidmittel oder der Person geschnitten wird. Durch dieses maschinenassistierte Verfahren lässt sich die Bearbeitung der Pflanze besonders genau und effizient durchführen. Es kann wenigstens nahezu ausgeschlossen werden, dass ein falscher Schnitt bzw. eine falsche Behandlung gewählt wird, was meistens zur Folge hat, dass die behandelte Pflanze unbrauchbar wird.
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Darüber hinaus kann es auch vorgesehen sein, dass die Person eine Bearbeitungsoption für die Pflanze auswählt und diese dann durch das Bearbeitungsmittel, bei dem es sich um eine Schere, ein Skalpell, einen Laserstrahl, einen Plasmastrahl, einen Wasserstrahl, eine Pinzette, eine Zange, einen Spachtel, ein aufhaltendes, ein fassendes, haltendes und einklemmendes, schneidendes, zusammenführendes, inspektionsgeeignetes, endoskopisches, oder auch ein kombiniertes Instrument oder dergleichen handeln kann, durchgeführt wird. Das entsprechende Bearbeitungsmittel wird durch einen im dreidimensionalen Raum frei beweglichen Roboterarm derart bewegt, dass es die zuvor aufgezeigte Behandlung an der Pflanze durchführt. Gleichermaßen ist es denkbar, dass die ausgewählte Behandlung durch mehrere Bearbeitungsmittel durchgeführt wird, die jeweils an einem Roboterarm befestigt sind. Beispielsweise kann es ein Ausführungsbeispiel vorsehen, dass die Pflanze, die in einem Greifer hängt, in eine bestimmte Art und Weise durch eine Pinzette bewegt wird, um einen gezielten Schnitt durch ein Schneidmittel zu setzen. Auch die Verwendung weiterer Bearbeitungsmittel ist denkbar. Bei dem Verfahren des Micrografting wird nach dem Zusammenführen von Pflanzenteilen (Edelreis und Veredelungsunterlage) zum Beispiel eine Silikonspange aufgesteckt, um die Teile miteinander zu verbinden, bis sie zusammengewachsen sind. Auch dies kann durch die vorgenannten Bearbeitungsmittel bzw. Werkzeuge durchgeführt werden. Als weiteres Bearbeitungsbeispiel lässt sich die Sanierung oder Aktivierung einer Pflanze bzw. eines Pflanzenbestandteils mittels Lasers oder eines Plasmas nennen. Darüber hinaus existiert noch eine Vielzahl weiterer Möglichkeit, die Pflanze und deren Bestandteile mit den hier genannten Bearbeitungsmitteln zu bearbeiten.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel kann es vorsehen, dass die bearbeitete Pflanze oder der behandelte Bestandteil der Pflanze nach der Bearbeitung manuell oder durch einen Förderer oder ein Greifmittel abgeführt wird. Im Weiteren wird die Pflanze bzw. der Bestandteil einem Nährmedium zugeführt und ausgeschleust. Oder die Pflanze wird zunächst ausgeschleust und dann weiter bearbeitet. Zur Weiterbearbeitung kann es sich beispielsweise um das Einsetzen in einem Nährmedium oder dergleichen handeln.
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Bevorzugt ist es vorgesehen, dass die bearbeitete Pflanze oder der behandelte Bestandteil der Pflanze durch eine Bilderkennungseinrichtung erneut erfasst wird und der Person mindestens eine Option zur weiteren Bearbeitung aufgezeigt wird, wobei es sich bei der Weiterbearbeitung insbesondere um eine weitere Behandlung gemäß Anspruch 3, eine Entsorgung oder eine Zuführung der Pflanze oder des Bestandteils zu einem Nährmedium, handeln kann.
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Weiter kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass sich die Person räumlich getrennt von der Vorrichtung zur Durchführung der Bearbeitung der Pflanze in einer nicht sterilen Umgebung aufhält. Dabei ist es denkbar, dass die Person auf einer bildgebenden Einrichtung, wie beispielsweise einem Monitor, einem Tablet oder einem Smartphone, aus der Vielzahl der möglichen Optionen zur Bearbeitung der Pflanze die gewünschte Option auswählen kann. Darüber hinaus ist es auch denkbar, dass die Person mithilfe von Geräten der virtuellen Realität, vorzugsweise einer VR-Brille und/oder einem VR-Handschuh, die von der Steuereinheit vorgeschlagenen Optionen zur Bearbeitung der Pflanze durchführt. Im letztgenannten Fall folgt der Greifer bzw. der Roboterarm mit dem Behandlungsmittel den Bewegungen, die von der Person mittels des VR-Handschuhs ausgeführt wird.
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Ein besonderer Vorteil besteht darin, dass sich die Person wenigstens nicht in der direkten Nähe zu der Vorrichtung, durch welche die Behandlung durchgeführt wird, aufhalten muss. So ist es denkbar, dass zwischen der Person und der eigentlichen Behandlung der Pflanze mehrere Kilometer oder sogar hunderte von Kilometern liegen. Auf diese Weise lässt sich die Kontrolle bzw. die Steuerung des Behandlungsprozesses von dem eigentlichen Behandlungsprozess lokal entkoppelt. Diese lokale Entkopplung kann sich besonders zeit- sowie kostensparend auswirken. So sind für die eigentlichen Prozesshandlungen an der Pflanze lediglich die Vorrichtung mit den Bilderkennungseinrichtungen und den Behandlungsmitteln bereitzustellen, während die Personen zur Bedienung der Vorrichtung lediglich Zugriff auf ein Netzwerk benötigen, um das Verfahren fernzusteuern. Tatsächlich kann das Verfahren auf diese Art und Weise ortsunabhängig von der Person durchgeführt werden.
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Durch dieses erfinderische Verfahren ist es auch denkbar, dass die Person über die bildgebende Einrichtung mehrere Bearbeitungsprozesse von mehreren Pflanzen gleichzeitig überwacht bzw. steuert. Insbesondere, wenn an vielen Pflanzen gleichzeitig der gleiche oder wenigstens ein ähnlicher Behandlungsprozess durchgeführt werden soll, lässt sich dies von einer einzigen Person steuern und kontrollieren. Dadurch verringert sich die Anzahl der notwendigen Personen, um das Verfahren zur Bearbeitung von Pflanzen durchzuführen.
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Bevorzugt ist es weiter denkbar, dass die Optionen für die Bearbeitung der Pflanze der Person in einer priorisierten Reihenfolge vorgeschlagen werden, wobei in Abhängigkeit von den erkannten Mustern und Merkmalen der Pflanze Bearbeitungsoptionen, die besonders oft ausgewählt werden, als erstes vorgeschlagen werden. Durch diese Vorauswahl oder Gewichtung der möglichen Bearbeitungsoptionen lässt sich die Auswahl der gewünschten Behandlung sehr zeiteffizient gestalten. Die Person muss nicht erst lange nach der gewünschten Behandlung der Pflanze suchen, sondern vielmehr wird ihr eine Behandlungsoption vorgeschlagen, die aller Voraussicht nach ihrem Wunsch entspricht. Auch bei dieser Vorauswahl liefert das neuronale Netzwerk die notwendigen Informationen.
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Ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel kann darin bestehen, dass von der Steuereinheit für ausgewählte erkannte Muster und Merkmale der Pflanze, insbesondere für eine beschädigte oder falsche Pflanze, bestimmte Optionen zur Behandlung automatisch durchgeführt werden. Dadurch muss die Bedienperson gar nicht mehr in den Prozess eingreifen und das Verfahren wäre vielmehr eine vollautonome Bearbeitung der Pflanze. Dies ist insbesondere bei einfachen Prozessschritten denkbar, die nicht von einer Person kontrolliert werden müssen. Bei dieser Alternative erkennt das neuronale Netzwerk die durchzuführende Behandlung und führt diese ohne weitere Bestätigung durch die Person aus. Sobald sich die Situation ändert, weil beispielsweise durch die Pflanze eine andere Behandlung nahegelegt wird, kann entweder ein entsprechendes Signal erfolgen oder es wird das entsprechend andere Behandlungsverfahren durchgeführt.
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Die vorliegende Erfindung sieht es vor, dass das mindestens eine Bearbeitungsmittel von einer künstlichen Intelligenz (Kl) gesteuert wird, wobei das neuronale Netzwerk der KI auf eine sich ständig erweiternde Datenbank eine Vielzahl von Bildern von Pflanzen und den verschiedenen Bearbeitungsoptionen gemäß Anspruch 3 zugreift. Durch die ständig wachsende Datenbank der verschiedenen Muster kann die Bearbeitung fortwährend verbessert werden. Auf diese Weise lässt sich eine sehr präzise sowie zuverlässige Bearbeitung der Pflanze realisieren. Durch den hohen Automatisierungsgrad verhält sich dieses Verfahren darüber hinaus sehr zeit- und kosteneffizient.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der einzigen Figur näher beschrieben. Diese zeigt:
- Fig. Eine schematische Darstellung des Verfahrens.
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In der Fig. ist beispielhaft sowie stark schematisiert das erfindungsgemäße Verfahren dargestellt. Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, dass einer Person für die Bearbeitung einer Pflanze 10 verschiedene Optionen für die Bearbeitung selbiger vorgeschlagen werden, wobei diese Optionen durch eine Bilderkennungseinrichtung sowie ein neuronales Netzwerk ermittelt werden. Die von der Person gewählte Option wird sodann durch ein Bearbeitungsmittel an der Pflanze 10 ausgeführt.
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Für die Bearbeitung wird die Pflanze 10, bei der es sich auch um einen einzelnen Bestandteil der Pflanze 10 handeln kann, in einen offenen oder einen geschlossenen Operationsraum 11 geführt. Dieser Operationsraum 11 kann sowohl steril als auch nicht steril sein. Für die Variante, dass der Operationsraum 11 eine sterile Atmosphäre vorhält, kann die Pflanze 10 durch eine Schleuse 12 in den Raum 11 transportiert werden und nach der Beendigung der Bearbeitung wieder durch eine Schleuse 13 den Raum 11 verlassen. Die Pflanze 10 kann in den Raum als einzelne oder lose Pflanze 10 transportiert werden oder in einem Behälter, wie beispielsweise einem Kulturgefäß. Dabei kann sich die Pflanze 10 auf einem nicht dargestellten Förderer, wie beispielsweise einem Gurtförderer befinden. Auf diesem Förderer wird die Pflanze 10 sodann von einer nicht dargestellten Bilderkennungseinrichtung erfasst und eine Stelle ermittelt, an der die Pflanze 10 besonders leicht sowie schonend greifbar ist. Die Pflanze 10 wird von einem Greifer 14 erfasst. Bei diesem Greifer 14 kann es sich beispielsweise um einen Roboterarm handelt, der im dreidimensionalen Raum bewegbar ist. Gleichermaßen kann der Greifer 14 lediglich ein Greifmittel 15 sein, das sich in einer Dimension hoch und runter verfahren lässt. Bei dem Greifmittel 15 handelt es sich beispielweise um eine Pinzette, einen Saugnapf oder dergleichen.
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Die Pflanze 10 wird von dem Greifer 14 vor mindestens einer Kamera 16 einer Bilderkennungseinrichtung geführt. Bei dem in der Fig. dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Bilderkennungseinrichtung in eine Steuereinheit 17 integriert. Um ein möglichst vollständiges Bild der Pflanze 10 zu erlangen, kann es vorgesehen sein, dass die Pflanze 10 von dem Greifer 14 vor der Kamera 16 gedreht wird. Alternativ ist es auch denkbar, dass die Bilderkennungseinrichtung mindestens eine weitere Kamera 18 aufweist, welche die Pflanze 10 aus einer anderen Perspektive aus aufnimmt.
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Sowohl die Kameras 16, 18 als auch der Greifer 14 sind über entsprechende Leitungen 19 mit der Steuereinheit 17 verbunden. Die Bilderkennungseinrichtung bzw. die Steuereinheit 17 ermittelt anhand der aufgenommenen Bilder der Pflanze 10 sodann ein Abbild der Pflanze 10 sowie mögliche Operationen bzw. Bearbeitungsoptionen für diese individuelle Pflanze 10. Dafür wird die KI eingesetzt, die mithilfe eines neuronalen Netzwerkes Merkmale und Muster dieser individuellen Pflanze 10 erkennt und anhand einer Datenbank mehrere Optionen für die weitere Bearbeitung der Pflanze erstellt.
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Gleichermaßen ist es denkbar, dass die KI keine mögliche Option erkennt oder lediglich eine. Beispielsweise ist es denkbar, dass die KI erkennt, dass die Pflanze aufgrund einer Schädigung für die weitere Bearbeitung untauglich ist und daher auszusondern ist. Bei den verschiedenen Optionen für die Bearbeitung kann es sich beispielsweise um einen Schnitt bei der Pflanze 10, eine Klonierung, eine Probenentnahme, eine Meristemierung, Mikro-Grafting, eine punktuelle Bearbeitung des Pflanzengewebes, Wachstumsstimulation, eine Bestrahlung der Pflanze 10, Brechung der Keimruhe durch Perforation einer Samenschale, Bearbeitung sowie Behandlung von Samen, Samenschalen, Embryonen, Zygoten, Proembryonen, Bearbeitung sowie Behandlung von Pflanzenorganen zur in vitro Kultur, wie Meristem, Achselknospen, Wurzelspitzen, Blatt- und Blütenstielstücke, Adventivsprossen, Kalluskulturen, Einzelzellen, Mikrosporen, Fruchtknoten, Antheren, Pollen, Früchte und Mikrostecklinge und dergleichen handeln. Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass diese Aufzählung nicht abschließend zu verstehen ist, sondern vielmehr vorgesehen ist, dass auch weitere Bearbeitungsoptionen denkbar sind. Die Art der aufgezeigten Option hängt stark von der Art der Pflanze 10 und deren Beschaffenheit ab. Es ist auch vorgesehen, dass durch die Steuereinheit 17 verschiedene Optionen vorgegeben werden, die zu bevorzugen sind. Dadurch überprüft die KI lediglich, ob diese vorbestimmten Optionen durchführbar sind oder nicht.
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Während der Durchführung des Verfahrens lernt die KI fortwährend dazu. D. h. durch die Vielzahl individueller Pflanzen und die durchgeführten Bearbeitungen, wird die Datenbank des neuronalen Netzwerkes permanent vergrößert, wodurch die Genauigkeit und die Effizienz des neuronalen Netzwerkes noch erhöht werden. Darüber hinaus ist es auch denkbar, dass die Steuereinheit 17 auf weitere Datenbanken zurückgreift, um neue Optionen bzw. Bearbeitungsmöglichkeiten zu erlernen.
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Sobald die KI mindestens eine Option für die weitere Bearbeitung der Pflanze 10 ermittelt hat, wird der Person diese mindestens eine Option zur Auswahl gestellt. In der Fig. ist dargestellt, wie auf einem Monitor 20 drei verschiedene Behandlungsoptionen A, B und C dargestellt werden. Dazu werden die entsprechenden Daten von der Steuereinheit 17 einem externen Rechner 21 zugeführt, der wiederum mit dem Monitor 20 verbunden ist. Die nicht dargestellte Person kann dann entscheiden, ob die Pflanze 10 gemäß der Option A, gemäß der Option B oder gemäß der Option C bearbeitet werden soll. Zusätzlich zu den hier stark schematisiert aufgezeigten Optionen A, B und C erhält die Person noch weitere Informationen bezüglich der möglichen Optionen. Es ist auch denkbar, dass auf dem Monitor 20 nur eine Option oder eine Vielzahl von Optionen, wie beispielsweise 10, 20 oder noch mehr Optionen angezeigt werden.
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Die Reihenfolge der vorgeschlagenen Optionen kann festgelegt werden durch eine Wichtung. Die Wichtung orientiert sich dabei an der Häufigkeit der angewählten Optionen oder an einer Übereinstimmung der durch das neuronale Netzwerk erkannten Muster mit vorgegebenen Beispielmustern. Eine weitere Anwendungsalternative kann es vorsehen, dass sie Person angibt, immer die Option B zu wählen. Bei dieser Auswahl werden die nächsten Pflanzen 10 ausschließlich gemäß der Option B bearbeitet. So kann die semiautonome Bearbeitung der Pflanzen wenigstens kurzfristig in eine vollständig autonome Bearbeitung überführt werden.
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Nach Anwahl einer bestimmten Option erhält die Steuereinheit 17 von dem Rechner 21 das entsprechende Signal, wodurch ein Bearbeitungsmittel 22 von der Steuereinheit 17 entsprechend angesteuert wird, und die Pflanze 10 gemäß der angewählten Option bearbeitet wird. Bei dem Bearbeitungsmittel 22 kann es sich, wie in der Fig. beispielhaft dargestellt, um einen Laser 23 handeln. Gleichermaßen kann es sich bei den Bearbeitungsmitteln 22 aber auch um eine Schere, ein Skalpell, einen Plasmastrahl, einen Wasserstrahl, eine Pinzette, eine Zange, ein Spachtel oder dergleichen handeln. Bei dem in der Fig. dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Laser 23 an einem Roboterarm befestigt, wodurch der Laser 23 im dreidimensionalen Raum bewegbar ist. Dadurch lässt sich das Bearbeitungsmittel 22 in genau die Position relativ zu der Pflanze 10 bewegen, um die angewählten Bearbeitungsoptionen durchzuführen.
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Es sind auch Ausführungsbeispiele denkbar, bei denen mehrere Bearbeitungsmittel 22 eingesetzt werden, um beispielsweise in Kombination einer Zange mit einer Schere kompliziertere Bearbeitungen durchzuführen. Beide Bearbeitungsmittel würden sodann einen entsprechenden Roboterarm aufweisen.
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Die bearbeitete Pflanze und/oder der abgetrennte Pflanzenbestandteil 24 wird nach der Bearbeitung auf einem Förderband 25 abtransportiert. Bei dem in der Fig. dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Pflanzenbestandteil 24 in Richtung Schleuse 13 transportiert. Alternativ ist es auch denkbar, dass durch ein weiteres nicht dargestelltes Greifmittel der Pflanzenbestandteil 24 ergriffen wird und in ein Nährmedium gesteckt wird.
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Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, dass die Person fernab des Operationsraums 11 vor dem Monitor 20 sitzt und die vorgeschlagenen Optionen auswählt. Dabei ist der Rechner 21 mit der Steuereinheit 17 über das Internet verbindbar. Das hier beschriebene Verfahren kann somit mit der entsprechenden Software von einem nahezu beliebigen Ort auf der Welt ausgeführt werden.
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Neben der hier dargestellten klassischen Eingabeart über einen Rechner 21 und die Auswahl an einem Monitor 20 ist es auch denkbar, dass die Person über eine VR-Brille und VR-Handschuhe oder über die Technologie der augmented reality die Auswahl der angegebenen Optionen trifft und auch das Greifmittel 15 bzw. das Bearbeitungsmittel 22 direkt steuert. So ist es denkbar, dass die Person über die virtuelle Realität die Pflanze 10 ergreift und mittels des Bearbeitungsmittels 22 die Pflanze 10 bearbeitet. Der Vorteil dabei ist, dass die Bearbeitung in einer sterilen Umgebung erfolgen kann, während sich die Person mit der VR-Brille und den VR-Handschuhen an einem beliebigen und somit auch nicht sterilen Raum befinden kann. Dadurch kann der gesamte Prozess der Bearbeitung von Pflanzen sehr zeit- sowie kostenintensiv gestaltet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Pflanze
- 11
- Operationsraum
- 12
- Schleuse
- 13
- Schleuse
- 14
- Greifer
- 15
- Greifmittel
- 16
- Kamera
- 17
- Steuereinheit
- 18
- Kamera
- 19
- Leitung
- 20
- Monitor
- 21
- Rechner
- 22
- Bearbeitungsmittel
- 23
- Laser
- 24
- Pflanzenbestandteil
- 25
- Förderband
