Wie erfolgreich jäten Feldroboter? Vergleichstests mit konventioneller Hacktechnik zeigten ermutigende Ergebnisse, aber auch weiteren Entwicklungsbedarf.
In einem kürzlich abgeschlossenen Forschungsprojekt zur herbizidfreien Beikrautregulierung an der Bayerischen Landesanstalt für Weinbau und Gartenbau (LWG) testeten Experten 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 ständen hier jedoch Bodeneinträge von Mikroplastik und das problematische Recyceln der verunreinigten Folien. Der Test dieses Roboters basierte auf einem Ergebnisvergleich des autonomen Geräts mit herkömmlicher Hacktechnik auf parallel angelegten Gemüseflächen.
Blind hacken oder aktiv mit Kamera
Der etwa 800 kg schwere Hackroboter 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 des Roboters an der zuvor eingesetzten Sä- beziehungsweise Pflanzmaschine. Vor dem Übertragen der Daten auf den Roboter müssen diese per E-Mail-Anhang an den Vertragshändler – in diesem Fall die BayWa – gesendet und dort aufbereitet werden.
Die Basisversion 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 Roboter 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.
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 die Maschine 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 Roboter 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.
Um während des autonomen Einsatzes die Sicherheit zu gewährleisten, ist der Roboter mit einem Laserscanner ausgestattet, der Hindernisse in der Umgebung erkennt und gegebenenfalls einen Not-Halt einleiten kann. Vor den Rädern befinden sich zudem Drucksensoren, die bei Berührung ebenfalls zu einem Stopp führen. Darüber hinaus lässt sich das Gerät über einen Taster am Chassis sowie an der Fernbedienung schlagartig außer Betrieb setzen. Trotz dieser Sicherheitseinrichtungen darf die Maschine nicht gänzlich ohne Aufsicht agieren. Dies verbietet die EU-Maschinenrichtlinie (2006/42/EG). Sie fordert für die Fahrzeuglenkung zumindest eine menschliche Aufsicht vor Ort, während der allerdings nebenher andere Tätigkeiten ausgeführt werden können. Als Alternative strebt der Hersteller eine Video-Fernüberwachung an.
Je nach Ausstattung kostet der Dino beim Händler zwischen 100.000 und 160.000 €.
Wurden gute Arbeitsergebnisse erreicht?
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, also insgesamt 18 Beete angelegt. Die an allen Maschinen identische Werkzeugausstattung umfasste zunächst Gänsefußschare mit Hackschutzrollen und später eine Kombination aus Fingerhacken und Gänsefußscharen. „In den Zwiebelbeeten entwickelte sich das Beikraut Ende Juni sehr stark, sodass wir uns entschlossen, zusätzlich zu den Maschinenüberfahrten in allen Varianten mit der Handhacke durchzugehen“, merkte Molitor an.
Anfang August vergangenen Jahres startete eine zweite Phase, da nun ein Roboter in Vollausstattung mit Kamera und aktiver Hacke zur Verfügung stand. Angelehnt an den Versuchsaufbau in Phase 1 übernahm dieser im Wettbewerb mit konventioneller Hacktechnik die Beikrautregulierung in den Kulturen Salat und Kohlrabi.
Beim Jäten zwischen den Reihen zeigte der Dino in den Versuchskulturen Rote Bete und Zwiebeln ein gutes Hackergebnis bis nahe an die Pflanzen heran, so das Resümee der Agrarwissenschaftlerin nach den Exaktversuchen. Zumindest in den wöchentlich gehackten Beeten (Dino intensiv) habe man ähnlich viele Beikräuter gezählt wie auf den Flächen, auf denen die Traktorhacke alle zwei Wochen unterwegs war. Da aber der Roboterbetrieb einen deutlich geringeren Personaleinsatz erfordere, sei der Arbeitsaufwand also durchaus vergleichbar. Ebenso waren zwischen den Varianten weder bei der Roten Bete noch bei den Zwiebeln Unterschiede in der Kulturpflanzenentwicklung feststellbar. Der häufigere Einsatz des Roboters führe demnach nicht zu größeren Ernteverlusten als mit konventioneller Technik in weiteren Zeitabständen.
Tests verdeutlichten Entwicklungsbedarf
Als Nachteile der Roboterhacke nennt Molitor den zeitlichen Aufwand für die Fahrten mit 4 km/h und die Transporte auf dem Anhänger zum Feld und zurück an die Hofsteckdose. Auch das Einstellen und Austauschen der Werkzeuge sei umständlicher als bei einem Geräteträger am Traktor, da sie unter der Maschine verbaut sind und die Parallelogramme einzeln verschoben werden müssen. Verbesserungspotenzial sieht Molitor zudem bei der Fernbedienung, die öfter den Kontakt zum Gerät verliert, und beim Sicherheitslaser, der hoch gewachsene Beikräuter aber auch große Kultupflanzen, etwa Mais, auf angrenzenden Flächen als Hindernisse einstuft und entsprechende Fahrmanöver auslöst. Der technische Support beim Vertriebspartner habe gut geklappt. „Allerdings konnten die Servicemonteure nicht alle Fehler gleich beheben. Waren Rücksprachen mit dem Hersteller erforderlich, dauerte es dann doch länger“, so Molitor.
Als besonders problematisch habe sich der Einsatz der Dino-Variante erwiesen, in der zusätzlich eine kamerageführte Vorrichtung zum Hacken zwischen den Pflanzen innerhalb der Reihen fest verbaut ist. Beim Zusammenspiel zwischen Roboter und der 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 könne aber nur vom Hersteller durchgeführt werden. Zwar lasse sich zum Hacken in eng stehenden Kulturen, etwa Zwiebeln, der Drehmechanismus der Sichelhacke ausschalten. Für andere Werkzeuge fehle dann aber der Platz. Im Anschlussprojekt „Innovative Methoden zur ökologischen Beikrautregulierung im Gartenbau“ werden die Tests und Exaktversuche bis Anfang 2025 fortgesetzt. Dann gehe es um einen Vergleich zwischen Hackrobotern unterschiedlicher Hersteller.
Fazit
Die Versuche der Bayerischen Landesanstalt für Weinbau und Gartenbau zeigen, dass der Hackroboter Dino mit der konventionellen Technik mithalten kann. In den nächsten Jahren werden sich die autonomen Maschinen weiterentwickeln und verbessern. Hoffentlich dürfen sie dann auch ohne menschliche Aufsicht ihre Feldarbeit verrichten. Darauf kann man warten. Aber auch jetzt schon ist für technikbegeisterte Landwirte zumindest im ökologischen und regenerativen Landbau und bei guter Integrationsmöglichkeit in den Betriebsablauf die Anschaffung von Robotern durchaus eine Überlegung wert. Wer sich einen Roboter für die Beikrautbeseitigung zulegen will, sollte sich beim jetzigen Entwicklungsstand jedoch überlegen, ob er die aktive Hacke wirklich braucht oder ob die einfache, aber exakt arbeitende passive Hacktechnik der Basisversion ausreicht.
