Selbstfahrende Maschinen in der Landwirtschaft: Autonom durch die Grauzone

In gewissem Sinne ist autonomes Fahren in der Landwirtschaft ein alter Hut: Schon seit einem Vierteljahrhundert halten Traktoren dank GPS und RTK (Real-Time Kinematic Positioning, ein Verfahren mit Referenzstationen auf der Erde, das eine Genauigkeit bis 2 cm erreicht) automatisch die vorher festgelegten Fahrgassen. Der Fahrer kann sich auf seine anderen Aufgaben konzentrieren, zum Beispiel auf die Überwachung des Umfelds und des angehängten Arbeitsgeräts.

Nun steht die Landwirtschaft vor dem nächsten Schritt: Zahlreiche Hersteller haben schon länger an autonomen Fahrzeugen gearbeitet, die in der Regel ohne Fahrer auskommen. Die Bandbreite reicht von Feldrobotern wie dem Fendt Xaver GT über autonome Fahrzeuge bis zu Upgrade-Kits, die ältere Traktoren in autonome Traktoren verwandeln. Viele dieser Produkte befinden sich noch im Prototypen-Status, manche sind aber schon auf dem Markt.

Angetrieben wird die Nachfrage nach solchen Systemen vom Fachkräftemangel: Weltweit hätten Landwirte zunehmend Probleme, qualifizierte Fahrer zu finden, das hört man auf der Agrarmesse Agritechnica in Hannover an vielen Ständen.

Ein Rundgang über die Messe zeigt aber auch: Autonomes Fahren auf dem Acker mag weniger komplex sein als im Straßenverkehr, einfach ist es jedoch nicht. Es gibt auch hier noch zahlreiche Herausforderungen zu bewältigen. Dabei geht es nicht nur um technische, sondern auch um rechtliche Fragen.

Wer haftet, wenn etwas schiefgeht?

Der US-Hersteller John Deere zum Beispiel zeigt auf der Agritechnica in Hannover ein Upgrade-Kit für Traktoren, das in den USA bereits von Landwirten im Mais- und Sojaanbau erprobt wird. „Auch unsere deutschen Kunden fragen danach“, sagt Michael Müller, Marketing Manager für die Großtraktoren von John Deere, im Gespräch mit c’t. Einen Termin für einen Marktstart in Deutschland könne man allerdings nicht nennen, denn hierzulande sei die Rechtslage noch nicht klar genug.

Als Beispiel nennt Müller das Thema Haftung: Die Politik müsse noch festlegen, wer unter welchen Umständen haftet, falls es zu einem Unfall mit einem autonomen Traktor kommt. Zu einem ähnlichen Fazit kam die niedersächsische Landesregierung bereits vor zwei Jahren: „Fragen zur Sicherheit und zur Haftung beim Einsatz autonomer Landmaschinen befinden sich noch in Klärung“, heißt es in einer Antwort auf eine parlamentarische Anfrage. Und der IT-Rechtler Klaus Gennen schreibt in einer Analyse zum Einsatz von KI-Systemen in der Landwirtschaft, das deutsche Haftungsrecht sei „den technischen Besonderheiten insbesondere von autonomen KI-Systemen bisher nicht ausreichend gewachsen.“ Während es im Straßenverkehrsgesetz in Deutschland schon Regelungen für „Kraftfahrzeuge mit hoch- oder vollautomatisierter Fahrfunktion“ gibt, fehlen solche für Landmaschinen, die auf dem Feld arbeiten. Sie fallen in den Geltungsbereich der EU-Landmaschinenrichtlinie.

Aber auch das Thema Datenschutz sei eine Herausforderung, sagt Michael Müller von John Deere auf der Agritechnica. Denn John Deere überträgt Live-Bilder der Kameras seiner autonomen Traktoren in ein Sicherheitszentrum in den USA. Dort prüfen menschliche Experten die Bilder, falls die Traktor-KI im Umfeld des Fahrzeugs etwas entdeckt hat, das wie ein Mensch aussieht. Der Traktor hält dann sofort an und darf erst weiterfahren, wenn zwei Mitarbeiter unabhängig voneinander grünes Licht geben. Die Übertragung der Live-Bilder mit potenziell personenbezogenen Daten sei in den USA datenschutzrechtlich einfacher umsetzbar als in Europa und selbst innerhalb Europas gebe es Unterschiede, sagt Müller.

Staub erschwert der KI die Sicht

Als Beispiel für die technischen Herausforderungen, die in der Landwirtschaft auftreten, nennt Müller: Staub. Denn bei der Arbeit auf dem Feld können davon große Mengen aufgewirbelt werden, die den insgesamt 16 Kameras des Upgrade-Kits und damit der KI die Sicht erschweren. Radartechnik würde helfen, sei für den wirtschaftlichen Einsatz jedoch noch zu teuer, sagt Müller. Den Preis des Upgrade-Kits verrät John Deere nicht. Aus Branchenkreisen ist zu erfahren, dass bei manchen Herstellern auch Abo-Modelle statt einmaliger Anschaffungskosten im Gespräch seien.

Zu den bisherigen Aufgaben des Fahrers und damit den künftigen Aufgaben der KI gehört aber nicht nur die Überwachung des Umfelds. Auch die Arbeitsgeräte wie Grubber, Hacken oder Sämaschinen müssen konstant kontrolliert werden. Ist ein Zinken abgeflogen? Wird ein Ast mitgeschleift und zerstört wertvolle Pflanzen? Ist ein Röhrchen verstopft, sodass die Maschine nicht sät?

Wenn man bedenkt, wie viele Maschinen in der Landwirtschaft zusammenspielen und wie stark diese an verschiedene Fruchtarten angepasst sind, wird klar: Es gibt noch viel zu entwickeln. Ziel von John Deere sei es, bis 2030 ein vollautomatisches Produktionssystem für Soja zu entwickeln, unter anderem mit autonomen Grubbern, Feldspritzen, Mähdreschern und Überladewagen, sagt Müller.

„Der Operator muss kein einziges Mal eingreifen“

An solchen Herausforderungen arbeiten nicht nur Konzerne wie John Deere oder Claas, sondern auch zahlreiche Start-ups und Mittelständler. Auf der Agritechnica zeigt zum Beispiel die Digital Workbench GmbH aus der Nähe von Ingolstadt ihre autonomen „Multiträgerplattformen“. Diese fahren GPS-RTK-gesteuert, für die Sicherheit sorgen unter anderem Bumper und Geofencing. In Prototypen teste man zudem Radar und Lidar-Sensoren, berichtet Vertriebsleiter Bernhard Limbrunner im Gespräch mit c’t.

Als Vorteil solcher Spezialsysteme gegenüber Traktoren mit Upgrade-Kit nennt Limbrunner die Präzision: An der Dreipunkthydraulik eines Schleppers hätten Arbeitsgeräte prinzipbedingt relativ viel Spiel. Mit einer starren Befestigung, wie Digital Workbench sie nutze, könne man bei der Unkrautbekämpfung mit der Hacke viel näher an der Nutzpflanze arbeiten.

Die regulatorische Lage für autonome Feldarbeit sei „eine Grauzone“, sagt auch Limbrunner. Aufhalten lassen will Digital Workbench sich davon, wie viele Konkurrenten, aber nicht. Die ersten Systeme sollen im kommenden Jahr ausgeliefert werden, erste Aufträge habe man bereits, sagt Limbrunner. Die Technik sei reif: „Wenn wir in unseren Tests 20 Stunden Zuckerrüben säen, steht zwar noch ein Operator daneben, aber der muss kein einziges Mal eingreifen.“

Weniger Sorgen um rechtliche Unsicherheiten scheint es beim deutschen Hersteller Beinlich zu geben, einem Spezialisten für Beregnungsmaschinen und Düsenwagen – und auch keine Sensorik für die Erkennung von Anomalien jeder Art. Auf der Messe zeigt das Familienunternehmen seine Trommelberegnungsmaschine RainRover, die aktuell nur als Prototyp gefahren ist und jetzt an erste Testkunden geliefert werden soll. Grundlage ist erprobte Technik des Herstellers, erweitert um ein Raupenfahrwerk und die Steuerung für den autonomen Betrieb. Auf der großen Trommel befinden sich bis zu 750 Meter PE-Rohr, das an einen zentral aufgestellten Hydranten angeschlossen ist. Der Landwirt exportiert die Geokoordinaten von Feld und Fahrgassen, die er bereits mit seinem Traktor eingemessen hat und importiert sie in der Steuerung des RainRover. Der kann dann automatisch die Fahrgassen abfahren und das Rohr auf der Hinfahrt auslegen, auf der Rückfahrt wieder aufrollen. Weil die ganze Fahrt, anders als eine Beregnungsmaschine, die an einem Traktor hängt, keine Arbeitszeit kostet, kann das automatische Gerät jeden Teil des Feldes zwei Mal abfahren und so mit halber Wassermenge arbeiten – das ist laut Hersteller besser für die Pflanzen.

Umfangreiche Sensorik zur Umfeldüberwachung, Radar, Lidar, KI oder 360-Grad-Kameras hat Beinlich seinem RainRover nicht spendiert. Anders als ein autonomer Traktor kann die Beregnungsmaschine aber auch unter ungünstigsten Umständen nicht falsch abbiegen und kilometerweit über fremde Felder fahren – schließlich hängt sie immer am PE-Rohr.

Der Autonomietrend zeigt sich auch in den feinfühligen Bereichen der Landwirtschaft: Ein Paar humanoider Roboterarme soll in Zukunft für die deutsche Firma Ai.Land den Prozess des Gemüseanbaus autonomisieren. Mit einer VR-Brille können Menschen die Roboterarme und Hände steuern und sammeln damit Trainingsdaten für die vollständige Automatisierung. Das auf der Agrictechnica mit einem Preis ausgezeichnete Feldrobotiksystem ist allerdings noch ein Prototyp.

(cwo)