Landmaschine mit 3D-Sensor, Bild: STW

Wie autonom wir die Landmaschine der Zukunft? Experten zeigten den neuesten Stand der Technik auf dem MobilTron 2017 in Mannheim. Bild: STW

Precision Farming oder Farming 4.0 – mit Hilfe von zahlreichen Sensoren und Daten wird die Landwirtschaft in Zukunft immer intelligenter. Sensoren in Mobilen Maschinen erkennen und klassifizieren Umwelteinflüsse, Gegenstände und veränderte Bodenverhältnisse. Der Traktor wird zum intelligenten Erntehelfer.

Für die weitere Automatisierung von Landmaschinen sollen verschiedenste Assistenzsysteme den Landwirten bei der Ernte helfen. Schon heute werden zum Beispiel Mäharbeiten und die Beladung von Laster meist vollautomatisiert abgewickelt. Aber Entwickler und Hersteller haben eine größere Vision: die autonome Landmaschine.

Damit das gelingen kann, müssen verschiedenste Sensoren die Umgebung der Maschine exakt aufzeichnen, verarbeiten und klassifizieren. Eine große Datenmenge muss hier bewältigt werden, müssen doch unter anderem Umwelteinflüsse wie Regen oder Nebel, Distanzen oder bewegende Objekte erkannt werden. Dabei dürfen Entwickler nicht nur auf einen Sensor setzen, sondern müssen die Vorteile von Distanzsensoren mit Ultraschall, Lidar und Radar bündeln. Sozusagen eine „Data Fusion“, wie Stefan A . Lang, Leiter Systems & Solutions bei Sensor-Technik Wiedemann (STW) auf der MobilTron 2017 in Mannheim erklärte. Erst durch die Kombination der Stärken der einzelnen Sensortypen könnten Umgebungen als auch schwierige Situationen gut gehandelt werden.

Die autonome Landmaschine muss sicher sein

3D-Punktewolke, Bild: Hentschel System
Die gesammelten Sensordaten werden in einer 3D-Punktewolke visualisiert. Bild: Hentschel System

An der sicheren autonomen Mobilen Maschine arbeitet bereits das Unternehmen Hentschel System, das sich auf Mobile Maschinen und Roboter spezialisiert hat - manuell bedient, teilautonom oder vollautonom. Die eigene Umgebung wird mit Hilfe von Geo- und Sensordaten erfasst. Dabei startet die Mobile Maschine ohne Vorkenntnisse. Die Maschine soll vielmehr das Wissen und die Umgebung „erlernen“ – und das mit Radarsensoren, Laser-Sensoren und Farbkameras.

Aus den gesammelten Daten entsteht eine 3D-Punktewolke, in der befahrbare Flächen grün, vertikale Flächen gelb und Umrisse/Hindernisse rot gekennzeichnet sind. Die Datenmassen werden zur Echtzeit-Navigation mit Algorithmen auf das Nötigste reduziert, von 30.000 Scanpunkten auf knapp 300. Mit einer zusätzlichen Verarbeitung von GPS-Daten wird dann nochmals die Lokalisation verbessert, um mögliche Kollisionen zu verhindern. So kann die Mobile Maschine ihre Umgebung fehlerfrei erfassen und autonom ihren Weg zum Beispiel auf dem Feld finden.

Zum aktuellen Stand von Assistenzsystemen bei Mobilen Maschinen und der künftigen Entwicklung sagt Stefan A. Lang von Sensor-Technik Wiedemann:

Hochautonom in die Zukunft?

Das technische Konzept für die autonome Mobile Maschine ist größtenteils deckungsgleich mit dem autonomen Fahren im Automobilbereich. Technisch gesehen gibt es also keine Hürden, betrifft es „nur“ das Fahren auf der Straße. Allerdings gibt Stefan Lang von STW zu bedenken, dass die Ansprüche auf dem Feld komplexer seien.

Kommunizierende Landmaschinen, Bild: STW
Um autonom auf dem Feld unterwegs zu sein, müssen Mobile Maschinen nicht nur autonom fahren, sondern auch mit ihrer Umwelt interagieren. Bild: STW

Landmaschinen beziehungsweise auch Arbeitsmaschinen müssten nicht nur geradeaus fahren, sondern mit ihrer „Umwelt interagieren“: also fahren und gleichzeitig abernten, bearbeiten, beladen. Vollautonome Arbeitsprozesse seien im Moment noch reine Zukunftsmusik.

Daher glaubt Lang, dass Landmaschinen in Zukunft nicht vollautonom auf dem Feld unterwegs sein werden, sondern dass wir in zehn bis 15 Jahren vielmehr mit teilautonomen Systemen rechnen müssen, die dann in der Lage sind mit der Umwelt zu kommunizieren und interagieren.

Autonomer Traktor für die Landwirtschaft - Interview mit CNH Industrial (Quelle: ke NEXT TV)

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