Auf den Äckern drehen die ersten fahrerlosen Feldroboter ihre Runden. Meistens sind es noch leichte Fahrzeuge für Pflegearbeiten. Der „AgBot“ ist mit 6 t Gewicht jedoch ein anderes Kaliber. Ein „Vorbeifahrbericht“.
Keine Kabine, keine riesigen Reifen und keine weit nach vorne ragende Motorhaube. Was da mit einem 3 m-LemkenRubin auf dem Acker an mir vorbeifährt, könnte man eher mit dem bekannten Werbeslogan „quadratisch, praktisch, gut“ beschreiben – wobei sich das „Gut“ erst noch beweisen muss.
Klar, der „AgBot 5.115T2“ – so der vollständige Name – ist nicht der erste praxisreife autonome Feldroboter. Kleinere und vor allem leichtere Verwandte sind bereits im Einsatz. Sie sind jedoch auf Arbeiten wie hacken oder säen spezialisiert. Das niederländische Start-up „AgXeed“ will nun auch die schwere Bodenbearbeitung automatisieren. Die ersten Vorserienfahrzeuge des Feldroboters sollen schon ab Frühjahr 2022 in der Praxis ackern.
Mit erprobten Bauteilen
Die Ingenieure des Start-ups sind bei der Konstruktion des AgBot 5.115T2 pragmatisch vorgegangen. Erste Vorgabe: Die autonomen Systeme müssen sich der Landwirtschaft anpassen und nicht andersherum. Zweite Vorgabe: Das Produkt muss unkompliziert sein. Deshalb setzen die Konstrukteure auf erprobte Standardbauteile und Schnittstellen. Den Motor liefert Deutz, die Raupenlaufwerke kommen von Zuidberg und die Dreipunkthydraulik ist ein Zukaufprodukt von Walterscheid.
Der AgXeed AgBot unterscheidet sich deutlich von anderen autonomen Systemen, die bereits auf den Äckern unterwegs sind. Während die meisten von ihnen mit etwa 1.000 kg eher Leichtgewichte sind, zeigen die gut 6 t Leergewicht des Raupenfahrzeuges schon, worum es geht. Schwere Ackerarbeiten mit Standardanbaugeräten sind seine Aufgabe. Der AgBot soll grubbern, pflügen und säen.
Um dieses Aufgabenspektrum möglichst kostengünstig zu erledigen, reichen nach Einschätzung der AgXeed-Ingenieure 150 bis 200 PS-Motorleistung in Kombination mit handelsüblichen 3 m-Geräten aus.
Dieselelektrischer Antrieb
In ihren ersten serienreifen Feldroboter haben die Maschinenbauer einen Vierzylinder-156 PS Deutz-Motor implantiert. Der treibt die Raupenlaufwerke und die Hydraulik jedoch nicht direkt an. Ein Generator verwandelt die Motorleistung in Strom für das 700-V-Bordnetz um. Elektrische Antriebe sind nach Auffassung von AgXeed robuster, langlebiger und vereinfachen den modularen Aufbau des Feldroboters.
Das zeigt sich zum Beispiel an den elektrisch angetriebenen Raupenlaufwerken. Jedes Laufwerk verfügt über einen eigenen E-Motor und kommt ohne Schaltgetriebe aus. Die Motoren beschleunigen den Feldroboter stufenlos auf bis zu 13,5 km/h. „Durch den Direktantrieb reagiert der autonome Schlepper schneller und genauer auf Korrekturen, die durch das GPS weitergegeben werden“, erklärt Philipp Kamps, AgXeed Marketing-Manager. Weiterer Vorteil des mit der zentralen Recheneinheit gekoppelten Direktantriebs: Statt bei Kurvenfahrt das kurveninnere Laufwerk zu bremsen und dadurch „radieren“ hervorzurufen, berechnet der Zentralrechner die notwendige Geschwindigkeitsdifferenz von kurveninnerem zu kurvenäußerem Laufwerk.
Weil die Elektromotoren im Laufwerk integriert sind, ist es den Entwicklern auch leicht gefallen, eine Spurweitenverstellung einzubauen. Die Laufwerke lassen sich stufenlos zwischen 1,8 und 3,2 m Spurweite verschieben. Logisch, dass auch Zapfwelle und Hydraulikpumpe elektrisch angetrieben sind. Die 85-l/min-Pumpe schafft 180 bar und versorgt damit die Anschlüsse der Front- und Heckhydraulik sowie die beiden Hubwerke. Das Fronthubwerk stemmt nach Herstellerangaben 3 t, das im Heck 8 t.
Eine der Hürden für autonome Fahrzeuge im öffentlichen Raum sind die Sicherheitseinrichtungen. Nach Aussage von Philipp Kamps erfüllt der AgBot diese Voraussetzungen. Kamps stellt aber auch klar: Ein Verbot für autonome Fahrzeuge gibt es nicht. Die Hersteller sind in der Haftung und müssen sich an die geltenden Maschinenrichtlinien halten. Um die Maschine sowie Personen oder Tiere im unmittelbaren Umfeld zu schützen, sind verschiedene Sicherheitssysteme installiert – zum Teil auch doppelt.
Als Erstes setzt der Nutzer mit dem Arbeitsauftrag eine per GPS kontrollierte Feldgrenze – dahinter hat der AgBot nichts zu suchen. Zusätzlich überwachen 3-D-Laserscanner (Lidar) das Fahrzeugumfeld bis zu 40 m Entfernung. Für die Nahfeldüberwachung sind Ultraschallsensoren zuständig. Not-Aus-Schalter an der Maschine ergänzen das Sicherheitskonzept. Die Sicherheitssysteme stoppen den Raupenschlepper, sobald Hindernisse auftauchen und senden eine Nachricht auf das Mobiltelefon des Landwirts. Was Ursache für den ungeplanten Stopp ist, kann er mithilfe von zwei 360°-Kameras he-rausfinden. Besteht kein Handlungsbedarf, erfolgt der Neustart ebenfalls aus der Ferne.
Und wie kommt der AgBot von Feld zu Feld?
Naheliegend ist die Variante Tieflader, intelligenter ist die „Querfahreinrichtung“, die sich die Entwickler ausgedacht haben. An bereits montierten Aufnahmepunkten in den Laufwerken lassen sich auf der einen Seite eine Deichsel, auf der anderen ein Aufsattelradsatz montieren. So kann der Nutzer den AgBot wie einen Anhänger zum nächsten Einsatz ziehen. Ab diesem Frühjahr sollen zunächst etwa zehn AgBot-Feldroboter auf deutschen und niederländischen Äckern arbeiten. Für 2023 ist dann bereits die Produktion von 75 bis 100 zu einem Stückpreis von 225. 000 bis 260.000 € geplant.
Inzwischen sind auch weltweit operierende Landmaschinenhersteller auf das neue Geschäftsfeld aufmerksam geworden. Hier ein Überblick, der keinen Anspruch auf Vollständigkeit erhebt. Claas hat sich eine Beteiligung am niederländischen Unternehmen AgXeed gesichert.
Horsch entwickelt einen eigenen, fahrerlos operierenden Triebkopf. Das Konzept ist bereits gut durchdacht. Ein Beispiel ist der Straßentransport von Feld zu Feld. Über eine abnehmbare Deichsel, mit einem Traktor verbunden, wird der Triebkopf samt Anhang einfach zum nächsten Einsatzort gezogen.
Die Powerunit hat derzeit einen hydrostatischen Antrieb, 350 PS Motorleistung und erreicht eine Höchstgeschwindigkeit von 20 km/h. Das Folgemodell soll 450 bis 500 PS leisten und mit einem Variogetriebe bestückt sein. Horsch will den autonomen Feldroboter in zwei Jahren serienreif haben.
Bei Fendt arbeiten Ingenieure seit 2015 am Forschungsvorhaben „Autonomer Feldroboter“. Nicht nur der Projektname hat sich von „MARS“ zu „Xaver“ entwickelt. Auch das Produkt selbst ist inzwischen deutlich ackertauglicher und für die Maisaussaat optimiert. Basis ist ein Dreiradfahrwerk mit einer Einrad-Drehschemellenkung und Allradantrieb. Der Saatguttank fasst 20 l und ist damit für rund 0,5 ha bei 90 000 Körnern/ha ausreichend. Künftig sollen Bodenfeuchte-, Temperatur-, Humusgehalt- und Pflanzenrückstandssensoren die Aussaat durch variable Saattiefe und Saatstärke anpassen. Die Kapazität der Lithium-Ionen-Batterie beträgt jetzt 2,6 kWh. Der 150 bis 250 kg schwere Fendt Xaver kann damit rund eineinhalb Stunden arbeiten, bevor er für 40 Minuten an die Ladestation muss.
Ein Schwarm von sechs Robotereinheiten erreicht nach Angaben von Fendt eine Flächenleistung von rund 3 ha pro Std., inklusive Ladezeiten rund 2 ha pro Std. Für Fendt ist der Xaver vermutlich nur eine Testplattform, mit der die Grundlagen der Feldrobotik erforscht werden. In den Preislisten wird er wohl nie auftauchen.
Schon auf den Feldern unterwegs ist der von der gleichnamigen Firma in Dänemark entwickelte Pflegeroboter FarmDroid FD20. Er kann säen, sechs bis acht Reihen hacken oder mit der entsprechenden Technik auch punktgenau chemischen Pflanzenschutz ausführen. Der Leichtroboter wiegt rund 900 kg und kostet 75 000 €. Ein großes Solarpanel versorgt die Batterien mit Strom und macht einen Ladestopp an sonnigen Tagen überflüssig.
Robotti Geräteträger
Agrointelli aus Dänemark hat die Serienproduktion des rund 165.000 € teuren „Robotti 150D aufgenommen. Der 5 m breite, als Geräteträger konzipierte Roboter kann in der Zwischenachshydraulik bis zu 3 m breite Geräte aufnehmen. Zwei 72-PS-Kubota-Dieselmotoren liefern unter anderem die Leistung für den hydrostatischen Fahrantrieb und die Zapfwelle.
Die Hubkraft der Hydraulik ist auf 750 kg begrenzt, sie schränkt damit das Einsatzspektrum ein. Das knapp 5 m lange (oder breite, je nach Blickwinkel) Gerät, kann auf einem Abrollcontainer zum Feld transportiert werden. Um den Roboter unbeaufsichtigt auf dem Feld fahren zu lassen, setzt Agrointelli ebenso wie AgXeed auf die Kombination mehrerer Sicherheitseinrichtungen.
Dieser Beitrag erschien auch im Landwirtschaftlichen Wochenblatt NRW, Autor: Torsten Wobser
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Keine Kabine, keine riesigen Reifen und keine weit nach vorne ragende Motorhaube. Was da mit einem 3 m-LemkenRubin auf dem Acker an mir vorbeifährt, könnte man eher mit dem bekannten Werbeslogan „quadratisch, praktisch, gut“ beschreiben – wobei sich das „Gut“ erst noch beweisen muss.
Klar, der „AgBot 5.115T2“ – so der vollständige Name – ist nicht der erste praxisreife autonome Feldroboter. Kleinere und vor allem leichtere Verwandte sind bereits im Einsatz. Sie sind jedoch auf Arbeiten wie hacken oder säen spezialisiert. Das niederländische Start-up „AgXeed“ will nun auch die schwere Bodenbearbeitung automatisieren. Die ersten Vorserienfahrzeuge des Feldroboters sollen schon ab Frühjahr 2022 in der Praxis ackern.
Mit erprobten Bauteilen
Die Ingenieure des Start-ups sind bei der Konstruktion des AgBot 5.115T2 pragmatisch vorgegangen. Erste Vorgabe: Die autonomen Systeme müssen sich der Landwirtschaft anpassen und nicht andersherum. Zweite Vorgabe: Das Produkt muss unkompliziert sein. Deshalb setzen die Konstrukteure auf erprobte Standardbauteile und Schnittstellen. Den Motor liefert Deutz, die Raupenlaufwerke kommen von Zuidberg und die Dreipunkthydraulik ist ein Zukaufprodukt von Walterscheid.
Der AgXeed AgBot unterscheidet sich deutlich von anderen autonomen Systemen, die bereits auf den Äckern unterwegs sind. Während die meisten von ihnen mit etwa 1.000 kg eher Leichtgewichte sind, zeigen die gut 6 t Leergewicht des Raupenfahrzeuges schon, worum es geht. Schwere Ackerarbeiten mit Standardanbaugeräten sind seine Aufgabe. Der AgBot soll grubbern, pflügen und säen.
Um dieses Aufgabenspektrum möglichst kostengünstig zu erledigen, reichen nach Einschätzung der AgXeed-Ingenieure 150 bis 200 PS-Motorleistung in Kombination mit handelsüblichen 3 m-Geräten aus.
Dieselelektrischer Antrieb
In ihren ersten serienreifen Feldroboter haben die Maschinenbauer einen Vierzylinder-156 PS Deutz-Motor implantiert. Der treibt die Raupenlaufwerke und die Hydraulik jedoch nicht direkt an. Ein Generator verwandelt die Motorleistung in Strom für das 700-V-Bordnetz um. Elektrische Antriebe sind nach Auffassung von AgXeed robuster, langlebiger und vereinfachen den modularen Aufbau des Feldroboters.
Das zeigt sich zum Beispiel an den elektrisch angetriebenen Raupenlaufwerken. Jedes Laufwerk verfügt über einen eigenen E-Motor und kommt ohne Schaltgetriebe aus. Die Motoren beschleunigen den Feldroboter stufenlos auf bis zu 13,5 km/h. „Durch den Direktantrieb reagiert der autonome Schlepper schneller und genauer auf Korrekturen, die durch das GPS weitergegeben werden“, erklärt Philipp Kamps, AgXeed Marketing-Manager. Weiterer Vorteil des mit der zentralen Recheneinheit gekoppelten Direktantriebs: Statt bei Kurvenfahrt das kurveninnere Laufwerk zu bremsen und dadurch „radieren“ hervorzurufen, berechnet der Zentralrechner die notwendige Geschwindigkeitsdifferenz von kurveninnerem zu kurvenäußerem Laufwerk.
Weil die Elektromotoren im Laufwerk integriert sind, ist es den Entwicklern auch leicht gefallen, eine Spurweitenverstellung einzubauen. Die Laufwerke lassen sich stufenlos zwischen 1,8 und 3,2 m Spurweite verschieben. Logisch, dass auch Zapfwelle und Hydraulikpumpe elektrisch angetrieben sind. Die 85-l/min-Pumpe schafft 180 bar und versorgt damit die Anschlüsse der Front- und Heckhydraulik sowie die beiden Hubwerke. Das Fronthubwerk stemmt nach Herstellerangaben 3 t, das im Heck 8 t.
Eine der Hürden für autonome Fahrzeuge im öffentlichen Raum sind die Sicherheitseinrichtungen. Nach Aussage von Philipp Kamps erfüllt der AgBot diese Voraussetzungen. Kamps stellt aber auch klar: Ein Verbot für autonome Fahrzeuge gibt es nicht. Die Hersteller sind in der Haftung und müssen sich an die geltenden Maschinenrichtlinien halten. Um die Maschine sowie Personen oder Tiere im unmittelbaren Umfeld zu schützen, sind verschiedene Sicherheitssysteme installiert – zum Teil auch doppelt.
Als Erstes setzt der Nutzer mit dem Arbeitsauftrag eine per GPS kontrollierte Feldgrenze – dahinter hat der AgBot nichts zu suchen. Zusätzlich überwachen 3-D-Laserscanner (Lidar) das Fahrzeugumfeld bis zu 40 m Entfernung. Für die Nahfeldüberwachung sind Ultraschallsensoren zuständig. Not-Aus-Schalter an der Maschine ergänzen das Sicherheitskonzept. Die Sicherheitssysteme stoppen den Raupenschlepper, sobald Hindernisse auftauchen und senden eine Nachricht auf das Mobiltelefon des Landwirts. Was Ursache für den ungeplanten Stopp ist, kann er mithilfe von zwei 360°-Kameras he-rausfinden. Besteht kein Handlungsbedarf, erfolgt der Neustart ebenfalls aus der Ferne.
Und wie kommt der AgBot von Feld zu Feld?
Naheliegend ist die Variante Tieflader, intelligenter ist die „Querfahreinrichtung“, die sich die Entwickler ausgedacht haben. An bereits montierten Aufnahmepunkten in den Laufwerken lassen sich auf der einen Seite eine Deichsel, auf der anderen ein Aufsattelradsatz montieren. So kann der Nutzer den AgBot wie einen Anhänger zum nächsten Einsatz ziehen. Ab diesem Frühjahr sollen zunächst etwa zehn AgBot-Feldroboter auf deutschen und niederländischen Äckern arbeiten. Für 2023 ist dann bereits die Produktion von 75 bis 100 zu einem Stückpreis von 225. 000 bis 260.000 € geplant.
Inzwischen sind auch weltweit operierende Landmaschinenhersteller auf das neue Geschäftsfeld aufmerksam geworden. Hier ein Überblick, der keinen Anspruch auf Vollständigkeit erhebt. Claas hat sich eine Beteiligung am niederländischen Unternehmen AgXeed gesichert.
Horsch entwickelt einen eigenen, fahrerlos operierenden Triebkopf. Das Konzept ist bereits gut durchdacht. Ein Beispiel ist der Straßentransport von Feld zu Feld. Über eine abnehmbare Deichsel, mit einem Traktor verbunden, wird der Triebkopf samt Anhang einfach zum nächsten Einsatzort gezogen.
Die Powerunit hat derzeit einen hydrostatischen Antrieb, 350 PS Motorleistung und erreicht eine Höchstgeschwindigkeit von 20 km/h. Das Folgemodell soll 450 bis 500 PS leisten und mit einem Variogetriebe bestückt sein. Horsch will den autonomen Feldroboter in zwei Jahren serienreif haben.
Bei Fendt arbeiten Ingenieure seit 2015 am Forschungsvorhaben „Autonomer Feldroboter“. Nicht nur der Projektname hat sich von „MARS“ zu „Xaver“ entwickelt. Auch das Produkt selbst ist inzwischen deutlich ackertauglicher und für die Maisaussaat optimiert. Basis ist ein Dreiradfahrwerk mit einer Einrad-Drehschemellenkung und Allradantrieb. Der Saatguttank fasst 20 l und ist damit für rund 0,5 ha bei 90 000 Körnern/ha ausreichend. Künftig sollen Bodenfeuchte-, Temperatur-, Humusgehalt- und Pflanzenrückstandssensoren die Aussaat durch variable Saattiefe und Saatstärke anpassen. Die Kapazität der Lithium-Ionen-Batterie beträgt jetzt 2,6 kWh. Der 150 bis 250 kg schwere Fendt Xaver kann damit rund eineinhalb Stunden arbeiten, bevor er für 40 Minuten an die Ladestation muss.
Ein Schwarm von sechs Robotereinheiten erreicht nach Angaben von Fendt eine Flächenleistung von rund 3 ha pro Std., inklusive Ladezeiten rund 2 ha pro Std. Für Fendt ist der Xaver vermutlich nur eine Testplattform, mit der die Grundlagen der Feldrobotik erforscht werden. In den Preislisten wird er wohl nie auftauchen.
Schon auf den Feldern unterwegs ist der von der gleichnamigen Firma in Dänemark entwickelte Pflegeroboter FarmDroid FD20. Er kann säen, sechs bis acht Reihen hacken oder mit der entsprechenden Technik auch punktgenau chemischen Pflanzenschutz ausführen. Der Leichtroboter wiegt rund 900 kg und kostet 75 000 €. Ein großes Solarpanel versorgt die Batterien mit Strom und macht einen Ladestopp an sonnigen Tagen überflüssig.
Robotti Geräteträger
Agrointelli aus Dänemark hat die Serienproduktion des rund 165.000 € teuren „Robotti 150D aufgenommen. Der 5 m breite, als Geräteträger konzipierte Roboter kann in der Zwischenachshydraulik bis zu 3 m breite Geräte aufnehmen. Zwei 72-PS-Kubota-Dieselmotoren liefern unter anderem die Leistung für den hydrostatischen Fahrantrieb und die Zapfwelle.
Die Hubkraft der Hydraulik ist auf 750 kg begrenzt, sie schränkt damit das Einsatzspektrum ein. Das knapp 5 m lange (oder breite, je nach Blickwinkel) Gerät, kann auf einem Abrollcontainer zum Feld transportiert werden. Um den Roboter unbeaufsichtigt auf dem Feld fahren zu lassen, setzt Agrointelli ebenso wie AgXeed auf die Kombination mehrerer Sicherheitseinrichtungen.
Dieser Beitrag erschien auch im Landwirtschaftlichen Wochenblatt NRW, Autor: Torsten Wobser
