GPS-Datenerfassung mit portabler Antenne

Der Feldroboter hält die gesäten Bestände sowohl zwischen den Reihen als auch innerhalb der Reihen unkrautfrei. Mittels Speicherdaten der genauen Samenpositionen und schwenkbaren Messern wird die Fläche bearbeitet, auf der kein Saatgut abgelegt wurde. In Kombination mit Werkzeugen, die zwischen den Saatreihen laufen, kann der Unkrautbesatz erheblich reduziert werden. Mit einer Fortbewegungsgeschwindigkeit von 0,7 km/h schafft der FD20 bis zu 20 Hektar pro Woche, ehe das Gerät wieder auf den ersten Hektar zurückgesetzt werden muss.

Durch die daraus resultierende wöchentliche Überfahrt entfernt der FD20 auflaufende Beikräuter schon in einem sehr frühen Stadium und kann optimale Bekämpfungserfolge erreichen. Der FD20 kann auch die zur Aussaatrichtung entgegengesetzte Richtung bearbeiten und erreicht damit eine bestmögliche Präzision der Bestandspflege.

Das Stoppsystem des FD20 besteht aus einem Sicherheitsdraht, der um die Seiten und die Front des Roboters eine Sicherheitszone schafft. Der Sicherheitsdraht fungiert auch als Notausschalter am Feldroboter. Ein zusätzlicher Notausschalter auf der Rückseite des FarmDroid FD20 soll für die nötige Sicherheit beim manuellen Steuern des Feldroboters sorgen.

Derzeit ist der FD20 in Konfigurationen für die Aussaat und Pflege von Zuckerrüben, Zwiebeln, Raps und Gemüse verfügbar. Insbesondere bei der Aussaat von Feinsämereien wie zum Beispiel Mohn hat sich der Roboter von FarmDroid bereits beweisen können. Für den Erwerb des FD20 inkl. Basisstation und Dreipunktaufhängung fallen aktuell Investitionskosten von 75.000 Euro an.

Erfahrungen aus der Praxis

Der Einsatz der Roboter ist bei interessierten Anwendern mitunter mit der Vorstellung des „Plug and Play“ verbunden: Die Maschine wird eingerichtet und erledigt die Arbeiten im Feld ohne weiteren Betreuungsaufwand. Jedoch ist ein technisch versierter Betreuer notwendig, der die Maschine auf dem Feld einstellt und die Arbeitsprozesse – Aussäen und Regulieren von Beikraut –  kontrolliert, bemerkt  Axel Altenweger, Betriebsleiter des KWS Klostergutes Wiebrechtshausen, auf dem nach Richtlinien von Naturland gewirtschaftet wird. Die Maschine muss hinsichtlich des exakten Ablegens des Saatgutes und beim Hacken kontrolliert werden, um die Arbeitsqualität sicherzustellen, empfiehlt Altenweger.  Entscheidend für den reibungslosen Einsatz des Roboters ist ein sehr feines Saatbett, sodass die Zuckerrübenpillen exakt abgelegt werden und der FarmDroid den richtigen Ablageort aufzeichnen kann. Denn stimmen Ort und Ablage nicht überein, werden beim Hacken auch Rüben entfernt. „Ein konventionelles Saatbett funktioniert nicht“, stellt Altenweger fest. „Denn dieses ist nicht fein genug, die Saatgutablage erfolgt nicht exakt in einer Reihe. Infolgedessen sind Fehler bei der Beikrautregulierung vorprogrammiert.“

Sind die Rüben exakt gelegt, funktioniert die Beikrautregulierung zwischen den Reihen nach den Erfahrungen Altenwegers sehr gut. In der Reihe ist ein Nachhacken sinnvoll, denn das GPS Signal arbeitet auf 2 bis 2,5 cm genau, dadurch bleibt genügend Raum für den Aufwuchs von Beikräutern. „Optimal ist deshalb die Kombination des FarmDroid FD20 mit manuellem Hacken. Die stehengebliebenen Beikräuter können mit dem Arbeitseinsatz von ein bis zwei Personen beseitigt werden. Der Aufwand für das Handhacken lässt sich so auf rund 150 Stunden pro Hektar reduzieren, im Idealfall sogar auf 100 Stunden pro Hektar“, schätzt Altenweger für seinen Standort im südniedersächsischen Bergland.

Auch die bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft hat im Jahr 2020 Erfahrungen mit dem FarmDroid FD20 gesammelt. „Wir haben einen Streifenversuch mit 1,5 Hektar angelegt und testen den FarmDroid FD20 auf 10 Hektar Rüben“ erläutert Stefan Kopfinger, Leiter der Forschungsgruppe Agrarrobotik bei der Bayerischen Landesanstalt für Landwirtschaft. „Wir haben eine ebene Fläche ausgesucht, um den Roboter unter Optimalbedingungen zu testen und festzustellen, was er kann“, so Kopfinger. Für die genaue Saatgutablage wurde ein feinkrümeliges und rückverdichtetes Saatbett vorbereitet und somit optimale Aussaatbedingungen geschaffen. Unter diesen idealen Bedingungen war die Saatgutablage sehr gut und auf 1 bis 1,5 cm genau.

„Bei der Beikrautregulierung sind wir bei der ersten Bekämpfung langsam gefahren, um die Rüben nicht zu verschütten. Für die folgenden Hackgänge wurden höhere Geschwindigkeiten gewählt. Insgesamt war die Arbeitsqualität beim Hacken gut, die Anzahl der gehackten Rüben überschaubar“, stellt Kopfinger fest. Insgesamt waren die Bedingungen für die Beikrautregulierung aufgrund der langen Trockenphasen günstig. So konnten die Unkräuter immer zum passenden Zeitpunkt reguliert werden. In längeren Nassphasen sind größere Herausforderungen zu erwarten, da der Roboter dann stillsteht, die Beikräuter wachsen und optimale Bekämpfungszeitpunkte verpasst werden.

Im Gegensatz zum Einsatz des FD20 auf dem KWS Klostergut Wiebrechtshausen wurde hier nicht nachgehackt, obwohl auch hier eine Verunkrautung nahe der Rüben festgestellt wurde – bedingt durch die Exaktheit des Signals von 2 bis 2,5 cm. Die Ertragseffekte werden derzeit von der LfL Bayern ausgewertet.

Naïo Dino – Ein Roboter für die Unkrautbekämpfung

Mit dem Dino hat das junge französische Unternehmen Naïo Technologies 2017 den ersten Roboter für die Unkrautbekämpfung auf den Markt gebracht. Neben dem Modell Dino bietet Naïo Technologies einen Roboter für Weinberge TED und den kleinen Roboter Oz an. Derzeit sind weltweit 39 Roboter des Modells Dino im Praxiseinsatz. Der Naïo Dino ist ab 85.000 Euro Listenpreis erhältlich.

Der Dino ist 2,5 Meter lang, 1,3 Meter hoch und bringt etwa 800 Kilogramm auf die Waage. Der Antrieb erfolgt komplett elektronisch. Verbaut ist eine Lithiumionen-Batterie, mit welcher der Roboter eine Maximalgeschwindigkeit von 4 km/h erreicht. Je nach Bedingungen wie etwa der Bodenart, der Hängigkeit oder der Arbeitstiefe reicht die Akkuleistung 8 bis 12 Stunden. Notwendig ist eine Batterieladung am Stromnetz. Aufgrund der Fahrtgeschwindigkeit ist der Betrieb mit Solarstrom nicht möglich, denn bei der vergleichsweise hohen Geschwindigkeit wechselt der Einfallswinkel der Sonnenstrahlen für eine Solarladung zu stark.

Eingesetzt wird der Dino insbesondere in Kräuter- und Gemüsebaubetrieben oder in Baumschulen. Dabei reguliert er sowohl in Reihenpflanzungen als auch Beetanlagen Beikräuter. Auch wenn der Einsatzschwerpunkt derzeit im Gemüseanbau liegt, kann der Dino grundsätzlich in Reihenkulturen mit 1,6 bis 2 Meter Spurweite eingesetzt werden, also auch in Zuckerrüben und Mais.

Die Steuerung des Roboters erfolgt durch eine Kombination aus GPS und Kamerasteuerung. Während per GPS eine Genauigkeit von etwa 4 cm erreicht wird, arbeitet die Kamerasteuerung bis auf 2 cm exakt. Voraussetzung für hohe Arbeitsqualität ist eine sehr präzise und einheitliche Aussaat, so dass der Roboter unter gleichbleibenden Bedingungen arbeiten kann. 

Steuerung im Feld

Eine Besonderheit des Dino ist die portable Antenne, mit der bei der Aussaat die Positionsdaten der Reihen erfasst werden. Die Antenne wird dabei auf dem Schlepper mitgeführt und zeichnet die Spurführung für die folgende Beikrautregulierung auf. Im Nachgang zur Aussaat werden die Daten vom Hersteller ausgelesen und eine Routemap erstellt. Die Routemap ist die Basis für die Steuerung des Roboters in der Unkrautregulierung. Vor dem ersten Einsatz wird der Dino im Einstiegspunkt auf dem Feld zur Einmessung gestartet. Nach der Einmessung stellt der Landwirt die Arbeitswerkzeuge ein, um die gewünschte Arbeitsqualität zu erreichen. Danach ist der Roboter für den autonomen Einsatz vorbereitet. Empfohlen wird – wie beim Einsatz von Robotern generell – eine intensive Kontrolle der Arbeitsqualität.

Bezüglich der Auswahl der einzusetzenden Werkzeuge ist der Landwirt frei in seiner Auswahl, denn der Dino kann bis 250 Kilogramm Gewicht aufnehmen und alle gängigen Werkzeuge für die mechanische Beikrautregulierung einsetzen. Ein Schnellwechselrahmen ermöglicht den raschen Austausch von Werkzeugen und stellt somit eine hohe Variabilität sicher.

Automatische Ausschaltfunktion

Der Roboter ist mit verschiedenen Sicherheitsfunktionen ausgestattet. So stellt der Dino sofort seine Arbeit ein, wenn die Laser-Sensoren Personen oder Gegenstände im Umfeld erfassen, die drucksensitiven Taster vor jedem Rad Berührungen wahrnehmen oder kein GPS Signal mehr empfangen wird. Aufgrund der Geschwindigkeit von bis zu 4 km/h ist eine stetige Kontrolle der Maschine oder ein eingezäuntes Feld notwendig.   

Vorteile von Farmrobotik

• Hohe Umfänge an Handarbeit wie beispielsweise im Öko-Zuckerrübenanbau führen zu hohem Interesse an Robotern für die autonome Beikrautregulierung.
• Der Vorbereitung der Felder kommt zentrale Bedeutung zu, um hohe Arbeitsqualität der Roboter zu erreichen. Das umfasst insbesondere ein feines und ebenes Saatbett, um einheitliche Bedingungen für den Roboter zu erreichen. 
• Ein intensives Konfigurieren und Überwachen der Arbeitsabläufe des Roboters ist Teil der Arbeitsroutine beim Robotereinsatz. Denn je nach Feldbedingungen kann die Arbeitsqualität schwanken und Nachjustierungen sind notwendig.