Planmäßige Markteinführung 2012: Roboter für Obstplantagen

15.09.2011 Forschung & Technik

Sie arbeiten exakt und ausdauernd – erstes Einsatzgebiet: Pflanzenschutz- und Mulcharbeiten

Der kleine Ort Borthen in Sachsen war im Frühjahr 2011 Schauplatz einer besonderen Premiere: Erstmalig fuhr ein unbemannter Roboter durch eine Apfelplantage. Seine Aufgabe: Pflanzenschutzmittel ausbringen und in den Fahrgassen zwischen den Baumreihen mulchen. Die revolutionäre Entwicklung der Technischen Universität (TU) Dresden und zweier mittelständischer Unternehmen aus Sachsen, die 2005 mit einer technischen Spielerei begann, soll 2012 Eingang in die Praxis finden. Bis dahin liegt noch ein gutes Stück Arbeit vor den Entwicklern. Die 45 Kilowatt starke Maschine wird zwischen 60 000 und 80 000 Euro kosten.

Mit einem Wettbewerb fing es an.

Es war im Jahr 2005. Die TU Dresden nahm erstmalig am Field Robot Event in Wageningen (Niederlande) Teil, den inoffiziellen Weltmeisterschaften für Feldroboter. Dort musste der Prototyp unter anderem durch geschwungene Maisreihen navigieren, am Reihenende wenden, Golfbälle finden, die Unkraut symbolisierten und Maispflanzen zählen. Aus der damaligen Studie in Spielzeuggröße ist mittlerweile ein stattliches Fahrzeug geworden: 2,75 Meter lang, 1,25 Meter breit, rund 2 200 Kilogramm schwer und mit einem 45 Kilowatt starken Dieselmotor ausgestattet. Im Unterschied zu herkömmlichen Pflegemaschinen im Obstbau fehlt der Platz für den Fahrer. Satellitennavigation und verschiedene Sensoren am Gerät übernehmen die Steuerung. 

Teamwork

Autonome Fahrzeuge gibt es bereits in einigen Wirtschaftsbereichen. Etwa in der Logistikbranche zum Stapeln von Containern. Doch der Roboter für den Obstbau ist eine echte Innovation. An seiner Entwicklung sind neben der TU Dresden, die die Software entwickelt, zwei Firmen beteiligt. Rahmen und Fahrwerk stammen von der Raussendorf Maschinen- und Gerätebau GmbH, während Bordelektronik und Kabelbäume von der WTK Elektronik GmbH beigesteuert wurden. Die Europäische Union und der Freistaat Sachsen haben das Projekt finanziell unterstützt. Die Maschine kann mit einer Spritzvorrichtung für Pflanzenschutzmittel ausgerüstet werden. Der Behälter für die Spritzbrühe fasst 1 000 Liter. Ein angebautes Mulchgerät hält die Fahrgasse zwischen den Baumreihen unkrautfrei und zerkleinert anfallendes Schnittholz. 

Ausdauernd, genau und robust

Roboter sind für Arbeiten geeignet, die über einen langen Zeitraum besonders exakt auszuführen sind und Menschen ein hohes Maß an Ausdauer und Konzentration abverlangen. Hier kommen die Stärken der Maschine zum Tragen: Sie fährt stundenlang durch die Plantage, ermüdet nicht und erledigt ihre Arbeit absolut zuverlässig. Die Pflanzenschutzmittel werden genau dort gesprüht, wo sie hin müssen, und der Mulcher kollidiert nicht mit Bäumen. Weitere Vorteile: Der Obstroboter hat ein geringes Gewicht, ein bodenschonendes dreiachsiges Fahrwerk, und ist besonders niedrig. Er kann deswegen unter den Netzen durchfahren, die zur Hagelabwehr über die Bäume gespannt werden. Das ist ein Vorteil gegenüber den Portaltraktoren vieler Großplantagen. Diese fahren über den Baumreihen, so dass dort keine Schutznetze eingesetzt werden können. 

Ausgefeilt und wirtschaftlich

Die Bordelektronik navigiert das Fahrzeug, steuert und überwacht die Funktionen. Per GPS erfolgt die Grobsteuerung in der Obstanlage bis auf wenige Zentimeter genau. Für die Feinsteuerung zwischen den Bäumen sind Laserscanner, 3D-Kameras und Ultraschallsensoren eingebaut. Falls dennoch ein Zusammenstoß mit einem Baum oder einem Gegenstand droht, lösen Sicherheitskontaktleisten rechtzeitig einen Not-Stopp aus. Informationen zur Position, zur Arbeitsgeschwindigkeit oder zum Füllstand des Spritzbrühenbehälters sowie Bilder einer optischen Kamera werden mit geringer Zeitverzögerung auf den PC oder das Notebook des Betreibers übertragen. So kann er bei Bedarf die Einsatzbefehle mittels Fernsteuerung anpassen. 

Bedienungsfreundlich

Zur Obstplantage kommt der Obstroboter per Tieflader oder selbständig. Letzteres aber nur, wenn der Betrieb inmitten der Plantage liegt und er keine öffentlichen Straßen benutzen muss. Der Obstbauer muss kein Computer-Freak sein. Die Anwenderoberfläche ist logisch und nachvollziehbar aufgebaut und wird ähnlich wie die automatischen Lenksysteme zu bedienen sein, die auf Ackerschleppern bereits weit verbreitet sind. Bis zur Markteinführung arbeiten die Entwickler noch intensiv an Lenkung, Antrieb und Design. Eine harte Nuss sind die Kriterien der EU-Maschinenrichtlinie. Zugelassene Maschinen dürfen kein Risiko darstellen. Für autonome Geräte ist das eine besondere Herausforderung. 

Zukunft

Die Entwickler denken bereits über neue Einsatzmöglichkeiten nach. So zum Beispiel über den Transport von Apfelboxen vom Ernteort zur Sammelstelle. Außerdem sollen die Roboter zukünftig auch die Baumbestände und die Erträge kontrollieren und die Fallobstmenge erfassen. Ob sie aber einmal Äpfel pflücken werden, bleibt abzuwarten. Bis zum voll mechanisierten Obstbau ist es also noch ein langer Weg. Hier ist und bleibt Handarbeit gefragt.

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