Pflanzenbau | 18. October 2017

Wenn der Roboter Unkraut hacken geht

Von Sabine Staub, Bayerische Landesanstalt für Wein- und Gartenbau
Bis Roboter zur Unkrautregulierung auf den deutschen Äckern unterwegs sind, werden noch ein paar Jahre vergehen. Doch schon heute gibt es moderne Technik, um Unkräuter sehr effizient zu entfernen. Eine Maschinenvorführung in Bayern zeigte kürzlich den Stand der Technik.
Der erste auf dem Markt erhältliche Roboter Oz der Firma Naïo konnte auf den Versuchsflächen vorgeführt werden.
Automatische Lenksysteme erleichtern nicht nur die Arbeit, sondern mit deren Hilfe kann auch deutlich präziser an die Pflanzenreihe gehackt werden und somit können mehr Unkräuter entfernt werden.
In einem Forschungsprojekt der Bayerischen Landesanstalt für Weinbau und Gartenbau (LWG) Veitshöchheim werden verschiedene automatische Lenksysteme zur Führung von Hacktechnik auf Versuchsflächen in Unterfranken getestet. Die Versuche wurden im Jahr 2017 in Roter Bete und in Karotten angelegt. So konnten in Roter Bete zwei Kamerasteuerungen, eine GPS-RTK und eine Ultraschallsteuerung, zur Führung einer zwölfreihigen Rübenhacke eingesetzt werden. In den Karotten wurde ein Kamerasystem getestet.
Im Rahmen des Projekts fand eine Maschinenvorführung vor 70 Besuchern aus Forschung und Praxis auf den Versuchsflächen in Bütthard im Landkreis Würzburg statt. Vorgeführt wurden folgende Steuerungssysteme, die während der Saison auf den Versuchsflächen im Einsatz waren:
  • Reichhardt PSR Slide GPS-RTK und Sonic
  • Schmotzer Kamerasteuerung
  • Claas Kamerasteuerung
  • K.U.L.T. Vision Control Kamerasteuerung
  • Zudem wurden der Robovator der Firma Poulsen und auch der Unkrautroboter Oz der Firma Naïo Technologies vorgestellt.
Kamerasteuerung
Kamerasystem von Claas
Weit verbreitet auf verschiedenen Hacksystemen von unterschiedlichen Herstellern ist die Kamerasteuerung der Firma Claas. Sie wird zur Steuerung des herstellereigenen Verschieberahmens eingesetzt. Mit dieser Kamera werden verschiedene Intensitäten der Farbe Grün aufgenommen und im System verrechnet. Hierdurch können bis zu drei Pflanzenreihen erkannt werden, entlang derer dann das Hackgerät mittels
des Verschieberahmens gelenkt wird. Voraussetzung für eine gute Aufnahme der Pflanzenreihen ist die Möglichkeit, noch mindestens 6 cm Boden zu erkennen. So können in stark verunkrauteten Flächen oder kurz vor Reihenschluss Probleme beim Einsetzen des Systems entstehen.
Um diesem Problem aus dem Weg zu gehen, entwickelte die Firma Schmotzer eine eigene Kamerasteuerung und brachte diese in diesem Jahr endgültig auf den Markt. Um eine Unterscheidung zwischen Unkraut und Kulturpflanzen zu ermöglichen, wurden im System die Umrisse von Kulturpflanzen in verschiedenen Entwicklungsstadien hinterlegt. Mithilfe dieser Bilder kann somit auch in sehr zugewachsenen Beständen eine Kulturpflanzenreihe ermittelt werden.
Da diese Kamera immer nur eine Reihe im Blick hat, können bei größeren Lücken möglicherweise Ausfälle auftreten. Die beiden Kameras nehmen die Pflanzenreihe immer ungefähr einen Meter vor der eigentlichen Maschine auf. Aus diesem Grund können Kurven an Feldrändern nicht ganz so gut befahren werden.
Kamerasysteme, die Pflanzen in einem sehr frühen Stadium erkennen können, zeigte die Firma K.U.L.T. mit ihrem Vision Control Kamerasystem. Vor allem feine Kulturen wie Karotten oder Dill können schon im frühen Keimstadium erkannt werden. Drei Kameras arbeiten mit Infrarot und optischer Kameratechnik direkt über der Pflanzenreihe. Über einen Verschieberahmen wird die Hacktechnik parallel zur Pflanzenreihe ver-
schoben.  
GPS-RTK-Steuerung
Nicht angewiesen auf den Pflanzenbestand ist man beim Einsatz eines GPS-RTK-basierten Systems. Die bei der Saat aufgenommene Spur wird für alle Hackgänge verwendet. Hierdurch kann auch schon im Vorauflauf ein Hackdurchgang durchgeführt werden. In Regionen mit sicherem Empfang ist das GPS-RTK-System eine verlässliche Alternative. Die Steuerung kann über einen Verschieberahmen erfolgen, der zwischen Traktor und Anbaugerät gehängt wird.
Arbeit in der Reihe
Neben den im großflächigen Feldanbau gängigen Maschinen konnte auch eine für den intensiven Gemüsebau geeignete Maschine vorgestellt werden. Vor allem beim Anbau von Salat, Kohl und Zwiebeln kommt der Robovator der dänischen Firma Poulsen zum Einsatz.
Zusätzlich zu den zwischen den Reihen arbeitenden starren Hackwerkzeugen werden aktiv bewegte Elemente verwendet, die Unkraut aus dem unbearbeiteten Bereich in der Reihe entfernen. Die Steuerung des Verschieberahmens und der beweglichen Hackwerkzeuge erfolgt durch ein System, bei dem über jeder Reihe eine Kamera installiert ist. Um das Erkennen der Kulturpflanze für die Kamera zu ermöglichen, muss das Unkraut kleiner als die Kulturpflanze sein. Diese Maschine kann für eine Arbeitsbreite von bis zu zwölf Reihen gebaut werden und ist in 60 Betrieben weltweit im Einsatz. Am sinnvollsten erweist sich dabei der überbetriebliche Einsatz mit einem Fahrer, der gut mit der Technik vertraut ist. 
Blick in die Zukunft
Auch die Technik der Zukunft wurde bei der Maschinenvorführung gezeigt. Der erste auf dem Markt erhältliche Roboter Oz der Firma Naïo konnte auf den Versuchsflächen vorgeführt werden. Am häufigsten im Einsatz ist das Gerät in Baumschulen oder kleinen Gärtnereien mit Gewächshauskulturen. Der Roboter selbst hat eine Breite von 45 cm und benötigt einen Reihenabstand von 60 cm sowie eine Pflanzengröße von 10 cm. Mithilfe einer Kamera kann die Maschine autonom durch Pflanzenreihen fahren und wenden. Abhängig von der Akkuleistung kann die Maschine drei bis zehn Stunden arbeiten und mit Gänsefußscharen, Striegeln oder Bürsten in der Reihe hacken.
Zudem wird der kleine Roboter auch als Transportfahrzeug in Gewächshäusern bei der Ernte verwendet. Für das Jahr 2018 ist von der Firma Naïo ein größerer Roboter mit einer Arbeitsbreite von 1,2 bis 1,8 m geplant, um Arbeiten auf Beetbreite autonom durchführen zu können.
Die momentan auf dem Markt verfügbaren Geräte bringen dem Maschinenführer jetzt schon  erhebliche Arbeitserleichterungen und ein besseres Arbeitsergebnis auf dem Acker. Hohe Genauigkeiten können viele Landwirte jedoch auch mit herkömmlicher Technik erreichen, beispielsweise im Zwischenachsanbau. Die häufig engen Zeitfenster zur Unkrautregulierung können mithilfe von moderner Technik mit größerer Arbeitsbreite und automatischen Lenksystemen gut ausgenutzt werden. Auch wirtschaftlich gesehen lohnen sich Kamerasysteme wegen der Genauigkeit der Arbeit und erhöhten Arbeitsgeschwindigkeit schon auf kleineren Flächen.
Den Einsatz von Robotersystemen wie dem Roboter Oz der Firma Naïo  können sich Anbauer von Arznei- und Gewürzpflanzen sehr gut vorstellen. Welche Neuerungen in Zukunft die Landwirte unterstützen können und ob wirklich autonome Systeme auf den Äckern Unkraut hacken, muss man abwarten – in vielen Firmen und Start-up-Unternehmen wird momentan noch sehr viel programmiert und ausprobiert.