Gut zu wissen

Langsam, aber beständig zieht der FarmDroid FD20 seine Bahnen auf dem60 ha großen Zucker­rüben-Schlag von Landwirt Matthias Saudhof aus Könnern (Sachsen-Anhalt). Mit einem rhythmischen Klacken fahren Hackmesser zwischen die jungen Rübenpflanzen, um das Unkraut in den Reihen zu beseitigen.
Um seine Zuckerrübenflächen möglichst unkrautarm zu halten, ist der nach Naturland-Richtlinien wirtschaftende Biobauer neben der Maschinenhacke normalerweise auf viele Handarbeitskräfte angewiesen. Je nach Unkrautdruck muss er zum Teil mit über einhundert Arbeitskraftstunden pro Hektar kalkulieren. Grund genug für den experimentierfreudigen Betriebsleiter, den Feldroboter FD20 der dänischen Firma FarmDroid anzuschaffen.
Der solarbetriebene FD20 sät und hackt mit RTK-Präzision selbstständig Zuckerrüben oder auch Gemüsekulturen. Für das Umsetzen von Schlag zu Schlag, das Anlernen und die Inbetriebnahmen der Automatik, das Ausrichten der Hackwerkzeuge vor dem Start oder das Nachfüllen von Saatgut ist Menschenhand erforderlich.
Landwirt Matthias Saudhof hofft nun, mit der neuen Robotertechnik zukünftig einen Großteil der kostenintensiven Handarbeit auf seinen Zuckerrübenflächen einsparen zu können.

Nur mit RTK-Station

Die Anschaffungskosten für das System von FarmDroid liegen bei rund 75 000 Euro ohne MwSt. Im Preis inbegriffen ist eine RTK-Station, die ihre Korrekturdaten per Mobilfunk an die Empfänger auf dem Roboter sendet. Ein mobiler Empfang eines Korrekturdienstes aus dem Internet ist nicht möglich.
Der FarmDroid FD20 ist mit zwei GNSS-Empfängern von Swift Navigation ausgestattet, die auf zwei Frequenzen Signale der GPS-, Glonass-, Beidou- und Gallileo-Satelliten mit 10 Hz empfangen. Die Empfänger, einer vorne und einer hinten auf dem Roboterdach, sind in Fahrtrichtung in einer Linie montiert. Dadurch kann die Roboter­steuerung seitliche Drift am Hang aus­gleichen. Die elektrisch angetriebenen
Hinterräder halten den Roboter laut Hersteller bei bis zu 10 % Hangneigung noch sicher in der Spur.

Erst säen, dann hacken

Im Frühjahr säte der autonom fahrende und vollautomatisch arbeitende Roboter die Zuckerrüben mit RTK-Genauigkeit exakt in einem vorgegebenen Gittermuster, das sich aus Reihenweite und Saatabstand ergibt. Der FarmDroid dokumentiert dieses Aussaatmuster und kennt anschließend jede einzelne Rübenposition. Das ist zwingend nötig, damit die in den Rübenreihen hackenden Messer an den richtigen Stellen automatisch in die Reihen hineinschwenken und dabei die Rübenpflanzen stehen lassen. Eine Kamera zur Reihen- und Pflanzenerkennung nutzt der FarmDroid FD20 nicht.
Der Umbau vom Säroboter zum Hackroboter ist relativ einfach und schnell erledigt, wie Landwirt Matthias Saudhof berichtet. Die Saattanks der sechs Säaggregate müssen abgenommen, die Säschare durch Hackschare ersetzt und die Säantriebe nach oben geklappt werden. Fertig ist der sechsreihige Hackroboter für Kulturen mit 45 oder 50 cm Reihenabstand.
Der Transport zum Feld und das Umsetzen von Feld zu Feld ist im Dreipunktanbau mit dem Schlepper möglich. Allerdings darf die Strecke dann nicht über öffentliche Straßen führen, weil der FD20 mit 3,65 m zu breit ist und sich nicht zusammenklappen lässt. Für den Straßentransport bietet der Hersteller deswegen einen Tieflader als Ausstattungsoption an.

Schlag kennenlernen

Für den Einsatz auf einem neuen, für den Roboter noch unbekannten Schlag muss das GNSS-System des Farmdroiden zuerst einmal die Eckpunkte und damit die Feldgrenzen des Schlags kennenlernen. Dazu muss der Roboter jedoch nicht zwingend auf der eigenen Achse einmal ums Feld herumfahren. Mit einem Traktor ist das deutlich schneller erledigt.
Allerdings geht das nicht mit einem schlepperintegrierten RTK-GPS-System. Denn dieses speichert leider nicht exakt dieselben GPS-Koordinaten für die Positionen der Eckpunkte des Schlags wie das GNSS-System des Farmdroiden. Aus Sicherheitsgründen ist laut Hersteller auch ein Import von digitalen Feldgrenzen im shape-Format nicht möglich.
Deshalb sollte zum Aufzeichnen der Schlag­eckpunkte der FarmDroid FD20 am Traktor angebaut und das RTK-korrigierte GNSS-
System des Roboters gestartet sein. Der Schlepperfahrer muss präzise in die Ecken hineinfahren, und zwar so, dass der vordere der zwei Satellitenempfänger auf dem Roboter genau über der anvisierten Ecke ist. Erst dann sollte er den Punkt speichern. Das ist wichtig, weil die Robotersteuerung nachher über die Antenne dieses Empfängers die virtuelle Schlaggrenze erkennt und das Wenden auslöst.
Da das Vorderrad 1,20 m weiter nach vorne ragt als die Antenne, ist dieses Maß als Sicherheitsabstand zur tatsächlichen Feldgrenze im System hinterlegt. Den Platz braucht der Farmdroide mit drei Rädern zum Wenden aus der ersten Spur entlang der Feldgrenze. Im Umkehrschluss bedeutet das, dass am Feldrand systembedingt ein Streifen unbearbeitet bleibt. Das ist ein Manko des Dreirad-Prinzips.

Automatik starten

Nachdem die Eckpunkte festgelegt sind, lässt sich am Bordcomputer des Roboters für die Spuren im Feldinneren eine AB-Linie parallel zu einer Feldgrenze definieren. Dazu verwendet das System die virtuelle Verbindungslinie zwischen dem ersten und dem zweiten oder zwischen dem ersten und dem letzten Eckpunkt.
Sind dem Roboter nun außerdem die Reihenabstände und die Saatabstände innerhalb der Reihen bekannt, kann er seine Arbeit aufnehmen. Im Huckepack transportiert der Landwirt den Roboter mit dem Schlepper zum Startpunkt, setzt ihn dort ab und richtet die Hackwerkzeuge passend aus. Danach kann er die Automatik starten.
Am Bordcomputer ist auch einstellbar, ob der Roboter erst das Vorgewende hacken und dann das Feldinnere bearbeiten soll oder umgekehrt.

Arbeit im Schneckengang

Je nach Einstellung zieht der Roboter anschließend mit 600 bis 850 m pro Stunde seine Bahnen. Das ist sehr langsam. Überhaupt muss der Betriebsleiter umdenken, wenn er den Sä- und Hackroboter von FarmDroid einsetzen möchte. Denn nicht nur das Hacken, sondern auch das Säen erledigt der Roboter im Schneckentempo. Pro Tag sät oder hackt er nur bis zu 3,4 ha Rüben. Entsprechend müssen mehr Tage für die Aussaat und die Pflege eingeplant werden als gewohnt — und das Wetter muss stabil sein! Deshalb ist der FarmDroid FD20 für maximal 20 ha Anbaufläche ausgelegt.
Landwirt Matthias Saudhof hat es dennoch gewagt, einen 60-ha-Schlag mit dem FarmDroid FD20 einzusäen und zu hacken. In Kauf nehmen musste er dafür, dass die Rüben beim ersten und zweiten Hackdurchgang unterschiedliche Entwicklungsstadien aufwiesen. Denn für die Rübenaussaat brauchte der Roboter geschlagene neunzehn Tage. Ansonsten hat die Saatgutablage mit dem Säroboter bis auf einige Doppelablagen gut funktioniert. Sofort einschreiten sollte der Betriebsleiter, wenn die Überwachung der Saatgutablage einen Fehler meldet.
Den ersten Hackdurchgang kann der FarmDroid FD20 als „Blindhacke“ noch vor dem Auflaufen der Rübenpflanzen erledigen. Denn er kennt die Posi­tionen der abgelegten Rübenpillen. Hat der Roboter die Rübenfläche einmal komplett gehackt, fängt er von selbst wieder von vorne an. Dazu fährt er rückwärts zu dem Start-Eckpunkt zurück, den der Landwirt einprogrammiert hat.

Sensoren und Warnungen

Ganz auf sich selbst gestellt sollten Landwirte den Roboter dennoch nicht arbeiten lassen. Matthias Saudhof empfiehlt, mindestens zwei- bis dreimal am Tag zu der Fläche zu fahren, um zu schauen, ob der Roboter noch ordnungsgemäß seine Arbeit ausführt.
Zwar misst ein Kraftmesssensor den Zug­widerstand der Hackmesser im Boden. Sobald die Kraft einen Grenzwert übersteigt, stoppt die Elektronik die Vorwärtsfahrt des Roboters — zum Beispiel, wenn sich ein Stein oder etwas anderes an den Werkzeugen verklemmt hat.
Es kann allerdings dennoch passieren, dass die Werkzeuge etwas mitschleifen. Der Schaden wäre immens, wenn dadurch womöglich mehrere Rübenreihen heraus­gerissen würden. Matthias Saudhof hat deshalb die installierte Webcam so ummontiert, dass sie jetzt nach hinten auf das Arbeitsergebnis blickt und nicht wie vorher auf die Scharträger.
Bei einem Stopp aufgrund eines Hindernisses versucht der Roboter zunächst, sich selbst zu befreien. Er ruckelt vor und zurück. Wenn er nach mehreren Versuchen nicht wieder freikommt, sendet er per SMS eine Alarmmeldung an das Handy des Landwirts. Die Anzahl der Versuche ist einstellbar. Die SMS-Benachrichtigung beinhaltet neben Informationen zum Batteriestatus, dem Zeitpunkt und dem Grund des Stopps auch die Positionskoordinaten des Roboterstandorts.
Über GoogleMaps lässt sich damit dann der Standort des Roboters anzeigen. Das vereinfacht das Wiederfinden auf einem großen Schlag besonders bei Nacht. Außerdem unterbricht der Roboter seine Arbeit, wenn es regnet. Ein Regenmesser kontrolliert die Niederschlagsmenge. Der Grenzwert für die Arbeitsunterbrechung ist einstellbar, z. B. auf 2 mm pro 120 Minuten.
Per SMS kann der Landwirt dem FarmDroid FD20 Start- und Stoppbefehle erteilen. Eine anwenderfreundlichere Bedienung durch eine App-basierte Lösung ist laut Hersteller in der Entwicklung.

Was uns sonst noch auffiel:

Bildergalerie

Der FarmDroid für die Rübensaat

Bedingung für das vollautomatische Hacken nicht nur zwischen, sondern auch in den Reihen ist, dass die Steuerung des FarmDroid FD20 die Position jeder einzelnen Kulturpflanze genau kennt. Dazu ist es erforderlich, dass der Roboter die Samen (z. B. Rübenpillen) exakt im vorgegebenen Abstand ablegt. Um das zu erreichen, hat die dänische Firma FarmDroid ein eigenes Säaggregat entwickelt.
Eine im 3D-Drucker hergestellte Kunststoffscheibe mit runden Löchern vereinzelt die Samen, bevor sie durch die Saatleitung nach unten fallen. Eine Schleuse am Ende der Saatleitung verhindert, dass die Samen direkt in den von Scheibenscharen geöffneten Saatschlitz fallen. Magnetventile geben auf Befehl der Steuerung die Schleusen für alle sechs Säreihen zeitgleich frei. Mit den Vorgaben „Reihenabstand“ und „Ablageabstand“ entsteht so ein Gittermuster.

Fazit

Fazit

Der Feldroboter FarmDroid FD20 ersetzt zeitaufwändige und kostenintensive Handarbeit bei der mechanischen Unkraut­bekämpfung in Reihenkulturen. Er fährt solarbetrieben und RTK-gelenkt autonom über den Acker und hackt dabei nicht nur zwischen, sondern auch in den Reihen. Auf dem Betrieb Saudhof hat er 60 ha Zuckerrüben zweimal gehackt und dabei fast alle Unkräuter zwischen den Reihen und auch den größten Teil (rund 75 %) in den Reihen erwischt.
Voraussetzung dafür ist, dass der Sä- und Hack-Roboter die Fläche selbst mit RTK-Genauigkeit eingesät hat. Der Anschaffungs­preis von rund 75 000 Euro ohne MwSt. amortisiert sich laut Hersteller innerhalb von drei Jahren, wenn sich durch die Roboterarbeit etwa die Hälfte der sonst nötigen Handarbeit einsparen lässt.