Roboter zwischen Salat und Roter Bete

Wie erfolgreich jätet der Feldroboter Dino des französischen Herstellers Naïo Technologies in Gemüsekulturen? Vergleichstests mit konventioneller Hacktechnik zeigten ermutigende Ergebnisse, aber auch weiteren Entwicklungsbedarf.

Im Rahmen eines Forschungsprojektes zur herbizidfreien Beikrautregulierung an der Bayerischen Landesanstalt für Weinbau und Gartenbau (LWG) testeten Experten für Gemüsebau über zwei Jahre den Agrarroboter Dino des französischen Herstellers Naïo Technologies.
„Die Einschränkungen beim Einsatz von Pflanzenschutzmitteln und die Schwierigkeiten bei der Einstellung geeigneter Saisonarbeitskräfte für das manuelle Hacken sind für Landwirte riesige Herausforderungen“, nennt Projektmitarbeiterin Anna Maria Molitor als Motivation für das Vorhaben. Zwar gelinge es bereits, den Herbizideinsatz in Gemüsekulturen durch Mulchfolien zu reduzieren. Auf der Negativseite stünden hier jedoch Bodeneinträge von Mikroplastik und das problematische Recyceln der verunreinigten Folien. Der Test des Dino basierte auf einem Ergebnisvergleich des autonomen Geräts mit herkömmlicher Hacktechnik auf parallel angelegten Gemüseflächen.

Blind oder kamerageführt

Der etwa 800 kg schwere Hackroboter Dino mit einer Arbeitsbreite zwischen 120 und 160 cm – je nach eingestellter Spurweite – nutzt die bei der Kulturbegründung durch GNSS/RTK-Technik mit einer Genauigkeit von 2 cm aufgezeichneten Spurlinien. „Dies erfolgt durch das Anbringen des mobilen GPS-Moduls von Naïo an der zuvor eingesetzten Sä- oder Pflanzmaschine. Vor dem Übertragen der Daten auf den Roboter müssen diese per Mail-Anhang an den Vertragshändler – in unserem Fall die BayWa – gesendet und dort aufbereitet werden“, beschreibt Molitor das Prozedere.
Die Basisversion des Dino folgt auf dem Feld lediglich der RTK-Spur und kann mit Fingerrädern, Gänsefußscharen und weiteren passiven Werkzeugen zum Hacken zwischen den Reihen ausgestattet werden.
Darüber hinaus lässt sich der Dino mit einer Kamera zur Identifizierung der Kulturpflanzen aufrüsten. Erkennt die Bildauswertungssoftware Abweichungen zur Reihe, sendet sie ein entsprechendes Korrektursignal an den Verschieberahmen.
Die Kamera ist Voraussetzung für ein weiteres Ausstattungsmerkmal, die aktive Hacktechnik in Form ausschwenkender Sichelarme. Dies ermöglicht die Beikrautregulierung auch in der Reihe.
Alle drei Optionen waren Bestandteil der Versuchsreihen auf den Gemüsefeldern der LWG.

5 ha am Tag – so laufen die Vorbereitungen

Die fest eingebauten Akkus versorgen das Gerät über acht bis zehn Stunden mit der notwendigen Energie. Bei einer Geschwindigkeit von etwa 4 km/h ergibt sich daraus eine theoretische Arbeitsleistung von 5 ha am Tag.
Über die Nacht benötigt der Dino eine Steckdose zum Aufladen. Kürzere Wege zum Arbeitsort, die nicht über öffentliche Straßen führen, lassen sich per Fernsteuerung zurücklegen. Ansonsten erfolgt der Transport auf einem Anhänger.
Am Feld müssen die Werkzeuge eingestellt und die entsprechende Karte ausgewählt werden. Nach dem Start fährt der Dino Reihe für Reihe ab, wendet automatisch und signalisiert, wenn er fertig ist. „Die Einrichtung auf einer klar umrissenen Fläche ist eigentlich simpel. Komplizierter wird es jedoch, wenn Hindernisse umfahren werden müssen“, berichtet die Agrarwissenschaftlerin.

Ohne Aufsicht geht’s nicht

Um während des autonomen Einsatzes die Sicherheit zu gewährleisten, ist der Roboter mit einer Lasererkennung ausgestattet, die Hindernisse in der Umgebung erkennt und so einen Not-Halt einleiten kann. Weiterhin verfügt er über Drucksensoren vor den Rädern, die bei Berührung ebenfalls zu einem Stopp führen. Außerdem lässt sich das Gerät über einen Taster am Chassis sowie an der Fernbedienung schlagartig außer Betrieb setzen.
Trotz dieser Sicherheitseinrichtungen darf der Dino, wie die meisten Agrarroboter auch, nicht gänzlich ohne Aufsicht agieren. Dies verbietet die EU-Maschinenrichtlinie (2006/42/ EG). Sie fordert für die Fahrzeuglenkung zumindest eine menschliche Aufsicht vor Ort, bei der allerdings nebenher andere Tätigkeiten ausgeführt werden können. Als Alternative strebt Hersteller Naïo eine Video-Fernüberwachung an.

Ob Rote Beete oder Zwiebeln – Hauptsache Roboter

In den Versuchen mit Zwiebeln und Roter Bete verglichen die Wissenschaftler die Arbeitsergebnisse von konventioneller Hacktechnik am Traktor-Geräteträger mit dem des autonomen Systems von Naïo.
Die Traktorhacke kam alle zwei Wochen zum Einsatz, der Hackroboter in einer Variante ebenfalls 14-täglich (Dino extensiv), aber auf einer parallelen Testfläche auch wöchentlich (Dino intensiv). Dazu wurden im Frühjahr 2021 für beide Kulturen und Varianten jeweils drei Beete angelegt. Die an allen Maschinen identische Werkzeugausstattung umfasste zunächst Gänsefußschare mit Hackschutzrollen und später eine Kombination aus Fingerhacken und Gänsefußscharen.

Anfang August 2021 startete eine zweite Phase mit einem Dino in Vollausstattung mit Kamera und aktiver Hacke. Anlehnend an den Versuchsaufbau in Phase Eins übernahm er im Wettbewerb mit konventioneller Hacktechnik die Unkrautregulierung in Salat und Kohlrabi. „Beim Jäten zwischen den Reihen zeigte der Dino in Roter Bete und Zwiebeln ein gutes Hackergebnis bis nahe an die Pflanzen heran“, so das Resümee von Molitor – zumindest in den wöchentlich gehackten Beeten (Dino intensiv) entsprach der Unkrautbesatz der Variante Traktorhacke alle zwei Wochen.
Da der Roboterbetrieb einen deutlich geringeren Personaleinsatz erfordere, sei der Arbeitsaufwand durchaus vergleichbar. Ebenso waren zwischen den Varianten weder bei der Roten Bete noch bei den Zwiebeln Unterschiede in der Entwicklung der Kulturpflanzen feststellbar. Der häufigere Einsatz des Dino führe demnach nicht zu größeren Ernteverlusten als mit konventioneller Technik in weiteren Zeitabständen, lautet das Urteil.
Als Nachteile der Roboterhacke nennt die Projektmitarbeiterin den zeitlichen Aufwand für die Fahrten mit 4 km/h oder die Transporte auf dem Anhänger zum Feld und zurück an die Hofsteckdose. Auch das Einstellen der Werkzeuge sei umständlicher als bei einem Geräteträger am Traktor, da diese unter dem Dino verbaut sind und die Parallelogramme einzeln verschoben werden müssen.

Da gibt es noch Entwicklungsbedarf

Als nicht zufriedenstellend habe sich das kamerageführte Hacken in der Reihe erwiesen. Beim Zusammenspiel zwischen Roboter und Hackmechanik des englischen Herstellers Tillett & Hague Technology bestehe offensichtlich noch Entwicklungsbedarf. So habe die Kamera rotblättrigen Salat nicht erkannt und es seien hohe Verluste entstanden. Das Entfernen der aktiven Hacke erfordere aber einen hohen Montageaufwand und könne nur vom Hersteller durchgeführt werden.
Zwar ließe sich zum Hacken in eng stehenden Kulturen wie Zwiebeln der Drehmechanismus der Sichelhacke ausschalten. Für andere Werkzeuge fehle dann aber der Platz. Beim jetzigen Entwicklungsstand sei für eine Anschaffung zu überlegen, ob man die aktive Hacke wirklich brauche oder ob die einfache, aber exakt arbeitende Hacktechnik der Basisversion ausreiche, gibt Molitor zu bedenken.