Sind Feldroboter die Zukunft?

Feldroboter, die Saatgut säen, Unkraut jäten, düngen und sogar ernten, könnten schon bald häufiger auf Österreichs Äckern und Gemüseflächen zu sehen sein. „Immer mehr Landwirte wollen Digitalisierung und künstliche Intelligenz nutzen, um Lebensmittel noch effizienter und ressourcenschonender zu produzieren. Autonome Feldroboter bieten in dieser Hinsicht großes Potenzial: Sie sind leichter als Traktoren, sparen Energie und können Arbeitskräfte ersetzen“, betont Martin Hirt, Digitalisierungsexperte der LK Österreich. Während die Robotertechnologie in der Innenwirtschaft schon lange etabliert und erprobt ist (z. B. Melk-, Fütterungs- oder Entmistungsroboter), steckt die vollautonome Feldrobotik noch in den Kinderschuhen. Aktuell gibt es nur wenige marktreife Roboter in Österreich, die in Gemüse und Sonderkulturen, Wein sowie in Zuckerrüben eingesetzt werden.

Die Innovation Farm und das Agro Innovation Lab der RWA testen dabei die neue Technik und betreuen Demobetriebe, die bereits Feldroboter einsetzen. “Zurzeit sind es zehn bis 15 Feldroboter, die österreichweit im Einsatz sind“, erklärt Franz Handler von der Innovation Farm. Die Nachfrage steigt aber laufend. “Der Grund ist, dass in der Landwirtschaft Arbeitskräfte fehlen. Jede Technik, die die Arbeit vereinfachen oder einsparen kann, ist somit gefragt“, hebt Georg Sladek, Geschäftsführer des Agro Innovation Lab, hervor.

Je nachdem, welche Anwendungsgebiete Feldroboter haben, unterscheiden sich zwei Systeme, die aber auch kombiniert werden können: Zum einen gibt es Fabrikate, die globale Satellitennavigationssysteme (GNSS) zur Spurführung und Navigation nutzen. Mit Echtzeitkinematik (englisch: Real Time Kinematic, RTK) können sich die Roboter vollautonom am Feld bewegen. Dafür müssen die Roboter nur die Feldgrenzen und Hindernisse kennen. Die Fahrspur und das Fahrmuster auf der Fläche berechnen sie eigenständig aufgrund von definierten Reihen- und Pflanzenabständen. Solche Roboter können für die Aussaat und die mechanische Unkrautbekämpfung eingesetzt werden. Der Vorteil dieses Systems ist, dass die Roboter die Position des Einzelkorns aufzeichnen und somit aufgrund des gespeicherten Aussaatmusters wissen, wo sich die Kulturpflanzen befinden. Dadurch ist es möglich, Unkraut zu hacken, noch bevor die Pflanzen keimen. Gleichzeitig ist auch das Hacken innerhalb der Reihen möglich.

Ein weiterer Vorteil vom GNSS-System ist, dass die Roboter auch in der Nacht arbeiten können. Voraussetzung ist dabei eine entsprechende Energieversorgung, die zum Beispiel durch ein nachhaltiges Photovoltaikmodul am Gerät samt Akkus gesichert werden kann. Der Großteil der markttauglichen Roboter hat aber einen Benzinmotor, der einen Generator antreibt. Das Betanken ist hier ein Vorteil gegenüber Modellen, die ihre Akkus nur bei Sonnenschein voll aufladen können.

Neben den GNSS-gesteuerten Geräten gibt es zum anderen Feldroboter, die sich mittels intelligenter Kamerasysteme entlang der Pflanzenreihen bewegen. Hierfür ist es notwendig, dass diese vor ihrem Einsatz die gesamte Feldlänge und das Vorgewende auf dem Feld einmal abfahren. Das geschieht meist per Fernsteuerung durch den Landwirt. Da die Roboter nur mit Geschwindigkeiten von rund 1 km/h unterwegs sind, ist dies sehr zeitaufwendig. Der Vorteil ist allerdings, dass jedes Feld bearbeitet werden kann, egal wie das Saatgut angebaut wurde. Gleichzeitig können die Systeme Einzelpflanzen erkennen, wodurch Unkraut gezielt bekämpft werden kann. Ähnlich funktioniert auch die Navigation mittels Ultraschall oder Taster.

Am schnellsten bewegen sich Feldroboter in einer geraden und flachen Reihe vorwärts. “Die Feldstücke sollten dabei nicht zu klein sein, da die Roboter fürs Wenden viel Zeit verlieren. Bei rund 750 m/h und 3 m Arbeitsbreite braucht ein Roboter für einen Hektar etwa fünf bis sechs Stunden“, erklärt Handler und ergänzt, dass die langsame Geschwindigkeit der Sicherheit diene. Außerdem könnten nicht alle Roboter Bogen fahren. Dies müsse bei der Anlage der Pflanzenreihen berücksichtigt werden.

Eine Hürde für die autonomen Helfer ist zudem die Hangneigung: Sobald diese auf über 10% steigt, schaffen es viele Feldroboter nicht mehr, weiterzufahren - es besteht die Gefahr, dass sie hängen bleiben oder die Spur verlieren. Der Landwirt muss dann eingreifen und die Roboter erneut starten bzw. zurück in die Spur bringen. Da jederzeit eine Störung auftreten kann, müssen Landwirte immer auf Abruf bereit sein, um diese zu beheben. “Fehler oder Störungen melden die Roboter per SMS oder E-Mail an die Landwirte. Daher ist es eine Grundvoraussetzung, dass auf den Feldern eine gute Internet- und Netzwerkverbindung herrscht“, erklärt Handler. Die eingebauten Sensoren erkennen auch, wenn ein unbekanntes Objekt auftaucht. Dann stoppen die Roboter sofort. Das Gleiche passiert, wenn sie die vorab definierte Grenze überfahren. Über ein Sicherheitssiegel garantieren die Hersteller, dass die Roboter keine Gefahr darstellen. Nicht zu unterschätzen ist auch die Logistik für die Feldroboter.

Vor allem bei kleinen Feldstücken ist es für Landwirte meist aufwendig, den Roboter von einem Feld zum nächsten zu transportieren. Auf öffentlichen Straßen dürfen diese nämlich nicht fahren.

Je nach Typ kosten Feldroboter bis zu rund 150.000 Euro, größere Modelle auch über 200.000 Euro. Zu den Investitionskosten kommen noch laufende Kosten wie etwa Internetgebühren und Wartungskosten. “Feldroboter rechnen sich aber relativ schnell, wenn Arbeitskraft eingespart werden kann. Auch gezielte Fördermaßnahmen würden der Entwicklung einen Schub geben. Wir sehen, dass das in anderen Ländern funktioniert“, so Sladek. Doch warum wimmelt es noch nicht von Feldrobotern? Das liegt daran, dass die Technik erst in Entwicklung ist und noch einige Kinderkrankheiten beseitigt werden müssen. “Es fehlt vor allem die Erfahrung mit den Systemen. Daher wollen wir Landwirte unterstützen, die uns helfen, diese zu sammeln“, betonen Handler und Sladek unisono. Die beiden sind sich auch einig, dass es noch einige Jahre dauern wird, bis die Technik störungs- und fehlerfrei auf den heimischen Ackerflächen unterwegs sein wird. Die Experten betonen aber gleichzeitig auch, dass die autonome Feldrobotik eine Technik sei, die früher oder später Teil der landwirtschaftlichen Praxis sein werde.