Wenn international anerkannte Wissenschaftler für Robotik und Agrarwissenschaften aus Deutschland in eine eher unspektakuläre ehemalige Ziegelei im verschlafenen Vilafranca kommen, um dort zwei Tage zum Thema "Agrarsysteme der Zukunft" zu tagen, muss etwas Besonderes geschehen sein. Verantwortlich ist dafür der Mallorquiner Damià Bover.
Der Bauer hat aus der elterlichen Ziegelei Son Duri wieder einen landwirtschaftlichen Betrieb gemacht. Für ihn war von Anfang an klar, dass er ökologischen Landbau betreiben möchte, stand aber vor einem Problem, das viele Öko-Bauern haben: Da man auf Pestizide verzichtet, muss häufiger Unkraut beseitigt werden. Die klassische Weise mit Traktor und Pflug produziert Kosten, unter anderem muss Diesel für den Motor gekauft werden. Außerdem haben Traktoren ein Problem bei Regenwetter: Dann ist der Boden zu weich und die Reifen haben keinen Halt, zerstören aber die ganze Saat. Gleichzeitig wird dabei der Boden dauerhaft verdichtet, was negative Auswirkungen auf den Ernteertrag hat.
Bover nahm sich der Problematik an und fing an zu tüfteln. Sein Ziel war es, einen Pflug mit Elektromotor und möglichst wenig Gewicht zu entwickeln. Doch jeder, der mit seinem Auto mal auf sandigem Boden stecken geblieben ist, weiß, dass man viel Gewicht braucht, damit die Reifen Halt finden. Oder man muss ein entsprechend grobes Reifenprofil haben. Nach diesem Prinzip arbeiten traditionelle Traktoren, ihre Reifen können beispielsweise mit Wasser gefüllt werden, um sie je nach Bodenbeschaffenheit zu beschweren.
Bover kam durch systematisches Probieren aber auf eine andere Fortbewegungsmöglichkeit, die auf zwei Prinzipien beruht: Zum einen hat er ein zweiteiliges Chassis gebaut, dessen Teile sich im Push-and-Pull-Verfahren horizontal gegeneinander bewegen, also wie eine Ziehharmonika. Zum anderen verwendet er statt Profilreifen Eisenkrampen, die in einem Winkel von 70 Grad zum Gestell stehen und sich im Boden verhaken. "Wir fügen also eine dritte Dimension hinzu", sagt er. Räder hat seine Konstruktion auch, diese dienen aber nur der Stabilisierung und Tiefenbegrenzung.
"Sie könnten auch Schlitten nehmen", sagt Professor Dieter Zöbel, der am Lehrstuhl für Betriebs- und Echtzeitsysteme an der Universität Koblenz-Landau die Grundlagen für autonom einparkende Lkw mit Anhänger gelegt hat. Zöbel ist gemeinsam mit Dr. Volker Nannen der Organisator des Mallorca-Workshops. Mit Damià Bover stehen sie über einen Bekannten Nannens von der Balearen-Uni (UIB) seit 2013 in Kontakt. Und das, obwohl beide mit Landwirtschaft zuvor noch nicht in Berührung gekommen waren.
So hat sich Nannen an der Balearenuniversität und der Universität von Girona mit Tauchrobotik beschäftigt. Beide sind aber überzeugt, dass Bover durch Tüfteln und ohne wissenschaftliche Grundlagen ein großer Wurf gelungen ist. "Ich habe gedacht, so einen Antrieb mit Krampen gebe es bereits", sagt Nannen. Doch seine Recherchen haben zu seiner eigenen Überraschung ergeben, dass dies nicht der Fall ist.
Beim "Utopus", wie der Arbeitstitel des Agrargeräts heißt, wird die Kraft eines Elektromotors über zwei Antriebsketten zunächst auf den vorderen Teil des zweiteiligen Chassis übertragen, der sich in die Zielrichtung bewegt, während der hintere Teil gegen die Fahrtrichtung gedrückt und mit den Krampen im Boden gehalten wird. Anschließend wird der hintere Teil nachgezogen, wobei die um 70 Grad geneigten Krampen keinen Widerstand leisten, da sie ja nicht gegen die Fahrtrichtung stehen. Bei jeder Bewegung graben sich die ebenfalls unter das Gestell geschweißten Pflugscheren durch den Boden. Darüber ist eine Solarzelle angebracht, die als Energiespender mit 1040 Watt für den Bedarf der 120 Kilogramm schweren Maschine locker ausreicht.
Das Ganze sieht wie ein etwas ungelenkes Insekt aus, entspricht aber einem Hightech-Gerät der Nasa. Die beiden deutschen Wissenschaftler sind gemeinsam mit Bover direkt von einem Kongress zur Nasa nach Ohio eingeladen worden. Dort durften sie den "Mars-Rover" bewundern, der ebenfalls aus zwei beweglichen Chassis-Teilen besteht. Dass die Nasa-Wissenschaftler den gleichen Schluss gezogen haben, wie er, macht Damià Bover ein wenig stolz. Die US-Raumfahrtbehörde hatte auf dem Mars nämlich ein ganz ähnliches Problem zu bewältigen: Das Fahrzeug konnte auf den teilweise weichen Böden nicht vorwärts kommen und hatte vor allem an Berghängen Probleme.
Mit dem Ziehharmonikakonzept kommen die Fahrzeuge auch steile Hänge hoch. Nannen und Zöbel haben das bereits auf einer alten Tongrube hinter der Finca von Bover getestet. "Bis zu 40 Grad Steigung schafft er, mit Ketten oder Rädern sind maximal 31 Grad möglich", erklärt Nannen.
Auch das Gewichtsproblem der Traktoren umgeht der "Utopus". "Normalerweise brauchen Sie 2,5 Kilo Gewicht für ein Kilo Zugkraft, also ein Verhältnis von fünf zu zwei", erklärt Zöbel. Bei Bovers Erfindung zählt aber auch die Länge der Krampe, die in den Boden greift, deswegen gilt ein Verhältnis von 1:5. Das Gerät ist deutlich leichter, verdichtet den Boden daher weniger. Wenden und in die nächste Furche wechseln kann der "Utopus" bislang noch nicht, daran arbeiten die Wissenschaftler aber. "Das stellt kein größeres Problem dar", sagt Professor Zöbel. Das Ziel ist ein autonom arbeitender Pflug mit Solarantrieb, vergleichbar mit dem Rasenmäher-Roboter, der seit einiger Zeit den Markt aufrollt.
Nicht weniger als das Agrarsystem der Zukunft - das Thema des zweitägigen Kongresses - soll von Vilafranca aus gestartet werden. Und die läuft über Deutschland, denn dort haben die großen Traktorenhersteller bereits Forschungszentren gegründet, um eben diese Zukunft mitzugestalten. "Es tut sich etwas in Sachen Hightech in der Landwirtschaft", sagt Zöbel.
"Es ist aber schwer, dafür Wissenschaftler zu gewinnen", sagt Nannen. Bei Robotik denken die meisten an Verkehr und Nautik, die wenigsten an Landwirtschaft. Dabei sei gerade in diesem Bereich der Bedarf am größten. Entsprechend kam mit Professor Hans Griepentrog von der Landwirtschaftlichen Hochschule Hohenheim auch eine der Koryphäen der Robotik in der Agrarwissenschaft zum Kongress nach Vilafranca.
(aus MM 43/2017)