Hackroboter Naïo Dino: Roboter für`s Gemüsebeet
Der Hackroboter Dino von Naïo hackt Unkraut in Salat und Gemüse — seit Neuestem kameragesteuert auch in der Reihe. Wir stellen die Technik und die Neuerungen vor.
vor 3 Jahren
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Gut zu wissen
- Der Dino fährt mit RTK-Genauigkeit vollautonom auf vorgeplanten Routen.
- Kameragesteuert führt die Elektronik die Hackwerkzeuge entlang der Reihen und schwenkt rotierende Messer in die Reihen hinein.
- Eine Batterieladung reicht etwa für 5 ha Hackarbeit in Gemüsekulturen.
- Mit vier gelenkten Rädern kann der Dino auf der Stelle wenden und braucht dabei wenig Platz.
- Kameragesteuert führt die Elektronik die Hackwerkzeuge entlang der Reihen und schwenkt rotierende Messer in die Reihen hinein.
- Eine Batterieladung reicht etwa für 5 ha Hackarbeit in Gemüsekulturen.
- Mit vier gelenkten Rädern kann der Dino auf der Stelle wenden und braucht dabei wenig Platz.
Auf kaum einer Hackgerätevorführung fehlte in jüngster Vergangenheit der Hackroboter Dino von Naïo. Das französische Start-up-Unternehmen hat ihn für den Gemüsebau konzipiert. Auf vier elektrisch angetriebenen und mit um 60 Grad drehbaren Rädern findet er mit GNSS und RTK exakt seinen Weg durch die Reihen von Salat oder Gemüse.
Hackroboter Naïo Dino: Aufzeichnen per App
Die genaue Fahrtroute durch die Beete muss vorab feststehen. Die Planung der Routen erledigen Naïo oder die Vertriebspartner, die BayWa oder die Firma K.U.L.T Kress Umweltschonende Landtechnik. Idealerweise zeichnet der Gemüseanbauer bereits beim Säen oder Pflanzen die Positionen der Reihen mit dem RTK-GNSS-Empfänger von Naïo auf.
Das Aufzeichnen ist ohne Weiteres möglich, weil der Empfänger des Dinos mit einem Magnetfuß ausgestattet werden kann und sich somit dann einfach auf die Sä- oder Pflanzmaschine umsetzen lässt. Spuraufzeichnung mit einem schleppereigenen RTK-Lenksystem sind laut Naïo für das autonome Hacken mit dem Roboter nicht genau genug, weil der Empfänger so dicht wie möglich am Pflanzaggregat sitzen sollte.
Während der Saatreihenaufzeichnung kann der Gemüsebauer sein Smartphone mit der App Naïo Maps als Display nutzen. Die App stellt per WLAN eine Verbindung zum Empfänger her und sendet die aufgezeichneten Daten für die Routenplanung und für eine Datensicherung in die Cloud von Naïo. Die App zeigt auch die Qualität des GNSS-Empfangs sowie den Ladezustand der Akkus an.
Steht die Route fest, muss der Roboter für den Hackeinsatz per Fernbedienung manuell zum Startpunkt gefahren werden. Dort angekommen, kann der Gemüsebauer die Automatik starten.
Das Aufzeichnen ist ohne Weiteres möglich, weil der Empfänger des Dinos mit einem Magnetfuß ausgestattet werden kann und sich somit dann einfach auf die Sä- oder Pflanzmaschine umsetzen lässt. Spuraufzeichnung mit einem schleppereigenen RTK-Lenksystem sind laut Naïo für das autonome Hacken mit dem Roboter nicht genau genug, weil der Empfänger so dicht wie möglich am Pflanzaggregat sitzen sollte.
Während der Saatreihenaufzeichnung kann der Gemüsebauer sein Smartphone mit der App Naïo Maps als Display nutzen. Die App stellt per WLAN eine Verbindung zum Empfänger her und sendet die aufgezeichneten Daten für die Routenplanung und für eine Datensicherung in die Cloud von Naïo. Die App zeigt auch die Qualität des GNSS-Empfangs sowie den Ladezustand der Akkus an.
Steht die Route fest, muss der Roboter für den Hackeinsatz per Fernbedienung manuell zum Startpunkt gefahren werden. Dort angekommen, kann der Gemüsebauer die Automatik starten.
Ladung für acht Stunden
Sind die Batterien aus Lithium-Eisenphosphat (LiFePO4) vollgeladen, reicht die Ladung für rund acht Stunden Hackarbeit. Dann muss der Dino wieder von Hand gelenkt zum Laden zur nächsten 220-V-Steckdose fahren. Das Laden der Batterien mit 400 Ah Kapazität dauert sechs bis acht Stunden. Da der Dino bisher nicht z. B. mit einem Photovoltaikmodul zur eigenen Stromversorgung ausgestattet ist, ist ein Betrieb des Roboters rund um die Uhr derzeit nicht möglich.
Die Batterien des Dinos der neueren Generation sind mit einem Batteriemanagementsystem ausgestattet, so dass sich z. B. Informationen über den Ladezustand abrufen lassen. Außerdem haben die vom französischen Batteriehersteller E4V stammenden Batterien eine höhere Energiedichte als die in älteren Dinos verwendeten. Sie sind also kleiner, und die bisher seitlich angebauten zusätzlichen Batteriekästen sind nun nicht mehr nötig.
Darüber hinaus hat Naïo am Dino weitere Optimierungen vorgenommen. Die wichtigste: Seit dem Modelljahr 2021 kann der Dino nun auch in der Reihe hacken.
Die Batterien des Dinos der neueren Generation sind mit einem Batteriemanagementsystem ausgestattet, so dass sich z. B. Informationen über den Ladezustand abrufen lassen. Außerdem haben die vom französischen Batteriehersteller E4V stammenden Batterien eine höhere Energiedichte als die in älteren Dinos verwendeten. Sie sind also kleiner, und die bisher seitlich angebauten zusätzlichen Batteriekästen sind nun nicht mehr nötig.
Darüber hinaus hat Naïo am Dino weitere Optimierungen vorgenommen. Die wichtigste: Seit dem Modelljahr 2021 kann der Dino nun auch in der Reihe hacken.
In der Reihe hacken
Am Werkzeugträger werden dafür elektrisch angetriebene, rotierende Werkzeuge montiert. Kameragesteuert schwenken halbmondförmige Messer zwischen die Salatköpfe oder Kohlpflanzen.
Bisher setzte Naïo auf ein selbst entwickeltes Kamerasystem, das Salatreihen erkennt und mittels Verschieberahmen den Werkzeugträger seitlich auslenkt. Seit dieser Saison verwendet Naïo nun das Kamerasystem mit Bildverarbeitung von der Firma Tillett & Hague (thtechnology.co.uk) aus Großbritannien. Das System erkennt nicht nur die Reihen, sondern auch das Pflanzmuster. Erst dadurch ist ein verlustfreies Hacken von Salat- und Gemüsekulturen in der Reihe überhaupt möglich.
Laut eigenen Angaben arbeitet der Dino mit den neuen rotierenden Hackmessern und dem neuen Kamerasystem in verschiedenen Kulturen wie Lauch, Zwiebeln, Brokkoli, Blumenkohl, Salat, Kopfsalat, Petersilie, Sellerie, Rüben und Basilikum.
Bisher setzte Naïo auf ein selbst entwickeltes Kamerasystem, das Salatreihen erkennt und mittels Verschieberahmen den Werkzeugträger seitlich auslenkt. Seit dieser Saison verwendet Naïo nun das Kamerasystem mit Bildverarbeitung von der Firma Tillett & Hague (thtechnology.co.uk) aus Großbritannien. Das System erkennt nicht nur die Reihen, sondern auch das Pflanzmuster. Erst dadurch ist ein verlustfreies Hacken von Salat- und Gemüsekulturen in der Reihe überhaupt möglich.
Laut eigenen Angaben arbeitet der Dino mit den neuen rotierenden Hackmessern und dem neuen Kamerasystem in verschiedenen Kulturen wie Lauch, Zwiebeln, Brokkoli, Blumenkohl, Salat, Kopfsalat, Petersilie, Sellerie, Rüben und Basilikum.
Stärker und exakter
Außerdem hat Naïo den Werkzeugträger des Dinos überarbeitet, um mehrere und auch schwerere Werkzeuge schnell ausheben zu können. Anstatt vorher 4 500 N kann der Hubmotor des neuen Dinos nun mit 6 800 N Hubkraft heben. Und die Arme des Werkzeugträgers sind kugelgelagert, so dass hier weniger Verschleiß entsteht.
Um die Geländegängigkeit insbesondere beim Wenden zu verbessern, haben die 650 Watt starken Antriebsmotoren an den Rädern jetzt mehr Drehmoment. Zudem erfasst ein zusätzlich installiertes Kompassmodul Richtungsänderungen. Dadurch soll der Dino nun noch schneller in die Spur finden und auch am leichten Seitenhang präzise hacken können. Laut Hersteller kann der Dino beim Verladen Rampen bis 15 Grad Neigung hochfahren.
Für eine noch bessere Signalverfügbarkeit sorgt der GNSS-Empfänger, der seit Saisonbeginn 2021 neben GPS und Glonass zusätzlich die Signale der Galileo-Satelliten empfängt. Bei Verlust des Satellitensignals oder auch bei Unterbrechung der Verbindung zum RTK-Korrekturdienst stoppt der Roboter seinen autonomen Betrieb. Bislang musste der Gemüsebauer dann den autonomen Betrieb vor Ort am Bedienterminal des Roboters wieder aktivieren. Das ist jetzt anders: Bei Signalverlust pausiert die Maschine und arbeitet weiter, sobald das Signal wieder verfügbar ist.
Um die Geländegängigkeit insbesondere beim Wenden zu verbessern, haben die 650 Watt starken Antriebsmotoren an den Rädern jetzt mehr Drehmoment. Zudem erfasst ein zusätzlich installiertes Kompassmodul Richtungsänderungen. Dadurch soll der Dino nun noch schneller in die Spur finden und auch am leichten Seitenhang präzise hacken können. Laut Hersteller kann der Dino beim Verladen Rampen bis 15 Grad Neigung hochfahren.
Für eine noch bessere Signalverfügbarkeit sorgt der GNSS-Empfänger, der seit Saisonbeginn 2021 neben GPS und Glonass zusätzlich die Signale der Galileo-Satelliten empfängt. Bei Verlust des Satellitensignals oder auch bei Unterbrechung der Verbindung zum RTK-Korrekturdienst stoppt der Roboter seinen autonomen Betrieb. Bislang musste der Gemüsebauer dann den autonomen Betrieb vor Ort am Bedienterminal des Roboters wieder aktivieren. Das ist jetzt anders: Bei Signalverlust pausiert die Maschine und arbeitet weiter, sobald das Signal wieder verfügbar ist.
Potenzial für die Zukunft
Mit maximal 4 km/h Fahrgeschwindigkeit und einer Arbeitsbreite von höchstens 2 m kann der Hackroboter Dino nur bis zu 5 ha Fläche pro Tag bearbeiten. Limitiert ist die Flächenleistung dabei auch durch die Batteriekapazität. Das Einsatzspektrum des Hackroboters Dino beschränkt sich damit zur Zeit auf Sonderkulturen wie Salat und Gemüse.
Wäre hingegen die Energieversorgung für die Roboterarbeiten rund um die Uhr sichergestellt, so wären auch Einsätze des Dinos zur Unkrautbekämpfung in anderen Reihenkulturen wie Zuckerrüben oder Mais denkbar. Hieran arbeitet Naïo zusammen mit der BayWa, so dass der Dino möglicherweise in zwei bis drei Jahren auch im Ackerbau zum Beispiel in Zuckerrüben oder in Mais zu sehen sein könnte.
Zudem könnte die Roboterplattform andere Arbeitsgeräte als Hackwerkzeuge tragen, wie beispielsweise ein Säaggregat oder einen Spritzbalken für punktgenaues, selektives Spotspraying. Bestückt mit einem intelligenten Kamerasystem könnte der Roboter während seiner Fahrt durch den Bestand das Entwicklungsstadium sowie den Ernährungs- und den Gesundheitszustand der Einzelpflanzen erkennen. Aber das ist wie gesagt noch Zukunftsmusik.
Wäre hingegen die Energieversorgung für die Roboterarbeiten rund um die Uhr sichergestellt, so wären auch Einsätze des Dinos zur Unkrautbekämpfung in anderen Reihenkulturen wie Zuckerrüben oder Mais denkbar. Hieran arbeitet Naïo zusammen mit der BayWa, so dass der Dino möglicherweise in zwei bis drei Jahren auch im Ackerbau zum Beispiel in Zuckerrüben oder in Mais zu sehen sein könnte.
Zudem könnte die Roboterplattform andere Arbeitsgeräte als Hackwerkzeuge tragen, wie beispielsweise ein Säaggregat oder einen Spritzbalken für punktgenaues, selektives Spotspraying. Bestückt mit einem intelligenten Kamerasystem könnte der Roboter während seiner Fahrt durch den Bestand das Entwicklungsstadium sowie den Ernährungs- und den Gesundheitszustand der Einzelpflanzen erkennen. Aber das ist wie gesagt noch Zukunftsmusik.
Was uns sonst noch auffiel:
- Haben die Lidar-2D-Laserscanner oder die drucksensitiven Taster des Dinos ein Hindernis erkannt, stoppt der Roboter sofort, und das System informiert den Gemüsebauer darüber per SMS. Den autonomen Hackbetrieb kann er in diesem Fall nur vor Ort wieder starten.
- Im Handbetrieb lassen sich über die Fernbedienung verschiedene Fahrmodi realisieren: geradeaus- und Schrägfahrt sowie das Drehen auf der Stelle.
- Das Vorgewende darf kurz sein. Zum Herausfahren aus dem Beet, Wenden und wieder Hineinfahren in das nächste Beet braucht der Dino nur rund 4 m Platz am Vorgewende.
- Die Spurweite des Dinos lässt sich mit rund einem halben Tag Arbeitsaufwand eingeschränkt ändern, z. B. von 2,00 auf 1,80 oder 2,05 m bzw. von 1,80 auf 1,60 oder 1,85 m.
- In Vollausstattung mit Kamerasystem, Verschieberahmen und vier aktiv rotierenden Hackwerkzeugen kostet der Dino rund 140 000 Euro (alle Preise ohne MwSt.). Die RTK-gelenkte Roboterplattform ohne Werkzeuge und ohne Kamerasystem ist ab 100 000 Euro erhältlich.
Voraussetzung für den autonomen Betrieb sind der Empfang der GNSS-Satellitensignale und eines RTK-Dienstes.
(Bildquelle: Böhrnsen)
Seit diesem Jahr bietet Naïo für den Dino rotierende Hackwerkzeuge und ein neues Kamerasystem an.
(Bildquelle: Naïo)
Die Werkzeuge werden im Zwischenachsanbau an einem seitlich verschiebbaren Rahmen angebaut.
(Bildquelle: Böhrnsen)
Das Sicherheitssystem besteht aus Lidar-2D-Laserscannern und drucksensitiven Tastern.
(Bildquelle: Böhrnsen)
Mit seinen vier Radantrieben kann der Dino auf der Stelle wenden. Bei diesem Dino der älteren Generation ist noch der seitliche Batteriekasten montiert.
(Bildquelle: Tovornik)
Mit der Funkfernbedienung wird der Dino zu seinem Einsatzort gefahren. Dabei sind Schräg- und Geradeausfahrt möglich.
(Bildquelle: Tovornik)
Fazit
In Deutschland sind zwar erst sechs Dinos unterwegs. Doch das Interesse an der neuen Technik ist groß. Schließlich könnten Roboter wie der von Naïo kostspielige Saisonarbeitskräfte ersetzen. Bislang beschränkt sich der Einsatz des Dinos überwiegend auf Gemüsekulturen. Dort kann er seit dieser Saison kameragesteuert mit rotierenden, halbmondförmigen Messern nun auch in den Reihen hacken.
