Forschung

Kollege Roboter übernimmt

Roboter_b2
Hans Nöbauer
am Donnerstag, 07.05.2020 - 09:06

LfL-Pilotprojekt in Rotthalmünster begeistert Wissenschaftler und Landwirte.

Flott vorbeirauschende E-Biker auf der Gemeindestraße bei Schindlwöhr Richtung Zeintlmühle registrieren größtenteils überhaupt nichts Ungewöhnliches, aber etwas geruhsamere (Vorbei-)Wanderer kommen schier aus dem Staunen nicht mehr heraus: Quasi „wie von Geisterhand“ gesteuert, zog nämlich dieser Tage völlig geräusch- und zudem abgaslos ein flach hingeduckter Agrarroboter im Zeitlupen-Tempo seine schnurgeraden (Aussaat-)Furchen auf dem knapp 13 Hektar großen Sulzbacher „Bahnfeld“ des Eholfinger Agrarbetriebswirts Julius Fischer aus Markt Ruhstorf an der Rott.

Interessant auch in Krisensituationen

Roboter_b1

Des Rätsels Lösung: Die neu geschaffene Ruhstorfer Zweigstelle der Bayerischen Landesanatalt für Landwirtschaft (LfL) erkundet derzeit im Arbeitsbereich Digitalisierung des Instituts für Landtechnik und Tierhaltung während eines eigens anberaumten Pilotprojekts gegenwärtig ganz gezielt praxisrelevante „Robotik“-Lösungen für innovativen Ackerbau.

Roboter_b4
„Gerade Krisen-Situationen mit großen Unsicherheitsfaktoren bei der Verfügbarkeit von Saisonarbeitskräften untermauern derzeit in exemplarischer Weise die zukunftsorientierte Forschungsbedeutung des neuen Ruhstorfer LfL-Standortes“, betonte Projektdirektor Dr. Markus Gandorfer ausdrücklich.

Tauglichkeit für die Praxis wird genau getestet

Abgeleitet aus der futuristischen Literatur vom Begriff „Android“ für eine „menschenähnliche Maschine“ könne der Agrarroboter mit der Bezeichnung „FarmDroid (FD) 20“ nicht nur bis zu 20 Hektar Zuckerrüben säen, sondern speziell auch während der Saison noch dazu völlig ohne Herbizide frei von Unkraut halten.
Durch die Bereitstellung von Mitteln im Rahmen des „Masterplan Bayern Digital II“ habe es das Staatsministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten im Freistaat nach den Worten Gandorfers letztlich erst möglich gemacht, dass die Ruhstorfer LfL-Wissenschaftler in die zukunftsweisende Roboter-Technologie investieren konnten. In diesem Jahr werde das Sulzbacher „Bahnfeld“ völlig autonom vom FD 20 bearbeitet.
Wissenschaftler der LfL-Arbeitsgruppen „Agrarrobotik und Digital Farming“ testeten dabei den Agrarroboter auf „Herz und Nieren“ bezüglich seiner Tauglichkeit für die praktische Landwirtschaft.

Der „Test-Landwirt“ ist schon jetzt begeistert

Landwirt Julius Fischer, auf dessen Fläche die Technik erprobt und bewertet wird, ist schon jetzt völlig begeistert. Denn: „Der ökologische Anbau von Zuckerrüben ist normaler Weise noch mit einer Menge Handarbeit verbunden“, wie der Agrarfachwirt ausdrücklich zu bedenken gibt. Obwohl zwischen den gesäten Reihen der Zuckerrübe schon bislang Unkräuter maschinell ausgehackt werden könnten, müsse nämlich in der Reihe immer noch per Hand gehackt werden – Kostenpunkt pro Hektar runde 1500 €.
Diesbezüglich bietet nach Überzeugung des LfL-Projektdirektors „die Robotik eine elegante Lösung“. Als vollautonomer Feldroboter übernehme der FD20 nämlich sowohl die Aussaat als auch das Unkrauthacken in und zwischen den Reihen. Dabei werde der Roboter durch ein hochpräzises globales Navigations-Satellitensystem zur Positionsbestimmung (GPS) zentimetergenau gesteuert.

Energieversorgung erfolgt durch Solarzellen

Der Roboter hat ein Gewicht von etwa 800 Kilogramm und wird von Elektromotoren angetrieben, ging Dr. Gandorfer ins technische Detail. Diese wiederum würden von Solarzellen geladenen Batterien mit Energie versorgt. Da der Roboter zusätzlich um ein Mehrfaches leichter als ein Traktor mit angehängter Maschine sei, arbeite dieser nicht nur außerordentlich bodenschonend, sondern durch den Elektrobetrieb noch dazu praktisch fast geräuschlos. Sein fast drei Quadratmeter großes Dach versorge ihn mit genügend Leistung, so dass er den ganzen Tag und – sofern die Konditionen passten – auch die ganze Nacht durcharbeiten könne.
Roboter_b3

„Der FarmDroid fährt auf lediglich drei Rädern: Zwei gelenkte Hinterräder treiben die Maschine mit etwa einem Stundenkilometer an und übernehmen durch Geschwindigkeitsregelung der einzelnen Räder auch die Lenkung, wobei sich das Vorderrad grundsätzlich frei in alle Richtungen drehen kann“, erläuterte Gandorfer. Zwei GPS-Antennen an Front und Heck würden für die Steuerung verwendet, wodurch der Roboter jederzeit ganz exakt wisse, wo er sich befinde und in welche Richtung er ausgerichtet sei, wenn er mit höchster Präzision über das Feld fahre.

„Der Roboter läuft in einem definierten Muster, in dem er beim Säen präzise die Saatkörner in Reihen ablegt und deren Position speichert“, beschrieb der Projektleiter die „FD-20-Grundfunktion“.

Nach der Saat wird das Unkraut bekämpft

Im Anschluss werde das Gerät in den „Unkraut-Bekämpfungsmodus“ umgebaut und hacke dann sowohl zwischen als auch in den Reihen. An zuvor abgelegten Saatkornstellen klappe der Roboter schließlich sein Hackwerkzeug kurzerhand zur Seite und umhacke so die im Jugendstadium sehr empfindliche Zuckerrübenpflanze mit Zwei-Zentimeter-Abstand, brachte Gandorfer eine weitere „positive Roboter-Tugend“ auf den Punkt.
Bereits vor dem „Robotik“-Einsatz wurde der ökologische Zuckerrübensamen (Sorte „Calledia KWS öko“) von Wissenschafts-Master Stefan Kopfinger als Leiter der neuen Arbeitsgruppe „Agrarrobotik“ auch dahingehend begutachtet, dass die Samenkörner zum Schutz und einfacheren Handling zu kleinen orangen Kugeln pilliert wurden.
Projektmitarbeiter Stephan Sighart überprüfte gleichzeitig die Steuerungs-Elektronik des Agrarroboters, der sich über ein Touchscreen-Tablet einstellen lässt, aber auch per Joystick manuell bewegt werden kann.
Mit „geübtem Blick“ überprüfte Fischer den korrekten Saatvorgang der „Zuckerrüben-Pillen“ hinsichtlich der Saattiefe sowie vor allem des richtigen Abstands als wichtiger Voraussetzung für das spätere automatische Unkrauthacken.

Kamera kann auch Pflanzen unterscheiden

„Beim aktuellen LfL-Versuch werden zudem verschiedene Systeme zur mechanischen Unkrautbekämpfung für Zuckerrüben erprobt“, wie Gandorfer ergänzend anmerkte. Getestet werde vor allem auch eine traktorgezogene „Kamera-Hacke“, die visuell Kulturpflanzen von Unkraut unterscheiden und letzteres in und zwischen den Pflanzreihen autonom hacken könne.
Konventionell mit einer Kreiselegge vorbereitet, fahre der Roboter (Aussaat-Kapazität ca. 4 Stunden je ha) tagsüber mit Solar- (Leistung bis zu 1,6 kWh) und nachts solange mit Batteriestrom, als die tagsüber aufgefüllten Batteriespeicher (4 x 12 V 100Ah Gel AGM) bei einer Motorleistung von 2 x 4 kW reichten. Mit vollgefüllten sechs Körnertanks können rund vier Hektar Ackerfläche eingesät werden. Von einem eventuellen „Leerstand“ erfährt der LfL-Mitarbeiter ebenso per Roboter-SMS wie bei Störungsmeldungen, die wiederum mittels Smartphone-Statusabfragen sowie -Steuerungsbefehlen auch aus der Distanz behoben werden können.