Wenn Roboter das Feld erobern

Die mechanische Unkrautbekämpfung wird immer wichtiger, und dies hat vielfältige Gründe. Dank ihr können der Herbizideinsatz gesenkt und die oberen Bodenschichten mit rasch sichtbarer Wirkung gemischt und belüftet werden. Die Kapillarwirkung an der Bodenoberfläche wird unterbrochen, zudem fördert die Bodenaktivität das Wachstum der bestehenden Kultur. Probleme bilden üblicherweise jene Unkräuter, die in den Kulturreihen wachsen. Damit die unerwünschten Pflanzen in nächster Nähe der Kultur entfernt werden können, ist grosse Präzision erforderlich. Auch das Wetter kann den Durchgang mit den Maschinen genau zu jenem Zeitpunkt behindern, wenn eine Unkrautbekämpfung erfolgen sollte. Bis die Kulturpflanzen sich genügend stark entwickelt haben und die Unkräuter keine Konkurrenz mehr darstellen, sind mehrere Überfahrten notwendig.

Weshalb ein Roboter

«Ein Roboter ist ein mechatronisches Gerät (mechatronisch = Mechanik, Elektronik und Informatik), das selbstständig gefährliche, anstrengende, repetitive oder für einen Menschen nicht auszuführende Aufgaben erledigt, oder auch einfachere Aufgaben, die es besser durchführen kann als ein Mensch», so lautet eine allgemein anerkannte Definition in der Technologie.

Der Vorteil eines Roboters im Vergleich zu einer rein mechanischen Maschine besteht in der «Intelligenz» der Erkennungs- und Anwendungssysteme. Die heutigen Roboter erkennen mit Hilfe von Kameras Kul-tur- und Unkrautpflanzen oder ermitteln mit Hilfe eines Lenksystems die Position der ausgesäten Pflanzenreihen. Ein weiterer wirtschaftlicher und umweltrelevanter Vorteil bei der Pflanzenschutzbehandlung ist die reduzierte Menge des ausgebrachten Pflanzenschutzprodukts.

Naïo

Am Bioackertag auf der Schwand in Münsingen vom vergangenen 13. Juni präsentierte Aebi Suisse den Unkrautroboter Dino der französischen Firma Naïo Technologies. Dieser autonome Hackroboter ist unterhalb des Systemteils mit einer Werkzeugaufhängung ausgestattet, an der die Hackscharen befestigt sind. Der Roboter ist hauptsächlich für die mechanische Unkrautbekämpfung für Gemüse Kulturen entwickelt worden. Am Bio Ackerbautag hat sich der Roboter auch im Mais und in Zuckerrüben bewährt. Die Arbeits geschwindigkeit beträgt vier Kilometer pro Stunde, die Laufzeit neun Stunden, was einem Arbeitstag und einer Fläche von ungefähr fünf Hektaren entspricht. Das Gerät kann auch mit einem Ersatzakku bestückt werden, um so die Einsatzzeit zu verlängern. Der Dino ist der einzige Jätroboter, der gegenwärtig auf dem Markt erhältlich ist. Weltweit sind bereits 20 Geräte im Einsatz hauptsächlich in Frankreich», erklärt Gerhard Aebi bei der Felddemonstration. Der vollelektronisch funktionierende Roboter arbeitet autonom. Die Koordinaten der Parzelle werden über den Touchscreen programmiert und nach dem Einstellen der Arbeitstiefe fährt das Gerät die Reihen ab, wendet am Parzellenende, um die Arbeit bei den nächsten Reihen fortzusetzen. Die GPS-Lenkung und das RTK-Korrektursignal erfordern eine GPS unterstütze Aussaat. An der Vorderseite des Geräts ist eine Kamera befestigt und Lasersensoren an den Roboterecken erkennen allfällige Hindernisse. Dadurch ist die Sicherheit gewährleistet, dass der Roboter autonom arbeiten darf. Treten Probleme auf, erhält der Landwirt auf seinem Smartphone eine Warnmeldung.

Carré

Mit der Entwicklung des Anatis-Feldroboters durch das Unternehmen Carré sollte der Landwirt von der Pflicht des Jätens befreit werden, damit er mit effektiver landwirtschaftlicher Arbeit einen Mehrwert erzielen kann. «Der Feldroboter Anatis ist das Produkt eines Herstellers mit über 30 Jahren Erfahrung im Bereich von Hackgeräten», erklärt Thomas Minder, Produktmanager bei Serco Landtechnik.

Das Gerät ist mit einer Bleibatterie erhältlich, die für eine Arbeitsdauer von vier Stunden ausreicht, oder aber mit Lithium-Ionen-Akkus mit einer Betriebsdauer von acht Stunden. «Letztere hat den Vorteil, dass der Akku vor dem erneuten Laden vollständig entleert werden kann. Ein nur partielles Aufladen verursacht auch bei der Akkukapazität keine Probleme», erklärt Charles Adenot, Vertriebs- und Verkaufsleiter bei Carré in Frankreich. «Der Feld roboter hat eine elektrische Dreipunktaufhängung, was das Ankoppeln des Jätwerkzeugs, des Striegels oder des Spritzsystems ermöglicht. Das Einstellen der Werkzeuge wird somit ebenfalls vereinfacht. Der Anatis ist zudem mit vier gelenkten Richtungsrädern ausgestattet und verfügt über Allrad- oder Zweiradantrieb», informiert der Vertriebsleiter weiter. «Derzeit befinden sich fünf Maschinen bei Vertragslandwirten in der Testphase. Die neuesten Entwicklungen werden Ende Jahr an der Agritechnica vorgestellt. Wenn die Testergebnisse die Leistungsfähigkeit des Anatis-Roboters bestätigen, ist eine Vermarktung nach der Ausstellung denkbar», ergänzt Adenot. Der Roboter wurde sowohl für Gemüsekulturen im Gewächshaus als auch für Feldgemüseplantagen konzipiert, aber die Entwicklungen gehen weiter. Nach Ansicht des Herstellers stellt der Informationsaustausch dieses Roboters eine wichtige Funktion dar. Die Zuordnung oder Zählung der Pflanzen sowie die Bestimmung des Entwicklungsstadiums zwischen zwei Roboterdurchgängen erlauben eine Effizienzbeurteilung der von der Maschine ausgeführten Arbeiten.

Ecorobotix

Das Schweizer Unternehmen Ecorobotix SA mit Sitz in Yverdon arbeitet seit mehreren Jahren an der Entwicklung eines solarpanelbetriebenen Unkrautroboters. Das autonome Gerät soll das gezielte Ausbringen von Herbiziden auf die Unkräuter in Reihenkulturen oder Wiesen ermöglichen. Die Positionierung und Ausrichtung erfolgt über eine GPS-Antenne und eine Kamera, die hoch am vorderen Ende des Roboters platziert ist. Mit dem Kamerasystem werden die angebaute Kultur sowie das in und neben den Reihen spriessende Unkraut erkannt. Die in Echtzeit übermittelten Bilder stellen sicher, dass mit zwei Roboterarmen (Delta-Arme) das Herbizid präzis auf das Unkraut ausgebracht wird. «2018 standen fünfzehn Maschinen in Pilotbetrieben in verschiedenen europäischen Ländern im Einsatz, so in Frankreich, Belgien und der Schweiz. Der Roboter, der für die Unkrautbekämpfung im Ackerbau, bei Zuckerrüben, Raps und verschiedenen Gemüsesorten konzipiert wurde, ist auch zur Blackenbekämpfung auf Wiesen und Weiden geeignet», erklärt Claude Juriens, Business Development Manager. In diesem Jahr konnten diese Geräte von diversen Verbesserungen profitieren, von denen die Präzision beim Erkennen und Ausbringen bei den Pilotpartnern weiterhin getestet wird. Mit der Markteinführung wird Ende 2020 gerechnet. In der Zwischenzeit nutzen verschiedene Unternehmen diesen Roboter für die Halterung von Sensoren, um den Phänotyp von Kulturpflanzen in Mikroparzellen auf grossen Flächen zu ermitteln. Das Gerät ist mit Solarpanels und einer Hilfsbatterie ausgestattet, die die Energie liefern. Die Räder werden mit Elektromotoren angetrieben. Sind die beiden 15-Liter-Tanks vollständig befüllt, wiegt das Gerät rund 150 kg. Claude Juriens: «Unser Unkrautroboter leistet einen Beitrag an eine umweltfreundliche Landwirtschaft und bietet eine innovative und energiesparende Lösung, die die ökologischen Auswirkungen der modernen Landwirtschaft reduziert und gleichzeitig kostensenkend wirkt.»

Entwicklung geht weiter

Die Unkrautbekämpfung mit autonomen Robotern ist möglich und jeder Hersteller entwickelt Systeme mit Fokus auf die Ökologie. Derzeit gelten keine rechtlichen Bestimmungen und die drei vorgestellten Roboter müssen bei der Arbeit im Feld nicht überwacht werden. Aus technischer Sicht stellt die Unkrautbekämpfung in der Reihe noch immer eine Herausforderung dar und die Entwicklung muss weiter vorangetrieben werden.