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Claas zeigt autonome Technik für die Landwirtschaft
Claas bietet einen spannenden Blick im Bereich Innovation Lab in die hochautomatisierte bis autonome und nachhaltige Zukunft der Landtechnik.
Kann ein autonomer Claas Xerion kann schon bald auf den Felder zu sehen sein? (Bildquelle: Claas)
Auf der Agritechnica 2023 zeigt Claas erstmals den Prototyp eines autonomen Großtraktors. Ein Xerion 12.590 Terra Trac wurde dafür mit entsprechender Sensorik wie Lidar und Kamerasystemen, sowie weiterer Technik für die Fahrspurplanung und Prozessüberwachung ausgerüstet. Weitere Fahrzeuge befinden sich bereits zur weiteren Erforschung und Erprobung verschiedener Komponenten im Feldeinsatz.
Hochautomatisierung und Autonomie sind zentrale, global relevante Themen zahlreicher Anwendungsfelder in der Landwirtschaft. Claas entwickelt allein wie auch in verschiedenen Forschungsprojekten und mit Partnern wie im 3A – Advanced Automation & Autonomy Verbund an Technologien für die autonome Feldbewirtschaftung. Eines der priorisierten Anwendungsszenarien sind praxisübliche Feldarbeiten wie Bodenbearbeitung mit Großtraktoren.
Elektronik
Der im Innovation Lab ausgestellte Xerion 12.590 Terra Trac mit Autonomy connect ist technisch für die Hochautomatisierung (Autonomy connect Co-Pilot) und Autonomie (Autonomy connect Auto-Pilot) ausgerüstet. Co-Pilot bedeutet eine weitestgehende Automatisierung des Arbeitsprozesses, inklusive der Planung mittels Autonomy connect – welches in die Claas connect Plattform voll integrierbar ist. Der Fahrer übernimmt beim Co-Pilot überwiegend Überwachungsaufgaben, während Funktionen und Einstellungen von Traktor und Anbaugerät vorab geplant und vom Traktor-Geräte-Gespann vollautomatisch abgearbeitet werden. Er kann hierbei nach wie vor weiter direkt in den Arbeitsprozess eingreifen und diesen vom Fahrersitz aus weiter optimieren. Auto- Pilot ist schließlich der vollautonome Einsatz ohne Fahrer auf der Kabine. Die Planung der Arbeiten erfolgt exakt wie beim Co-Pilot, allerdings ist der Traktor mit erweiterter Technologie für die Umfelderkennung zusätzlich zum Lidar mit speziellen Kamerasystemen und weiterer Sicherheitstechnologie bis zum automatisierten Bremseingriff ausgerüstet. Das Planungstool Autonomy connect kann ab Marktverfügbarkeit voll in das Internetportal Claas connect integriert werden, wodurch die Nutzung im Betriebsalltag sehr einfach und schnell ohne ein zusätzliches Portal möglich ist.
Der auf dem Innovation Lab ebenfalls gezeigte Amazone Cenius Grubber ist für das hochautomatisierte wie auch autonome Arbeiten mit Amazone AutoTill Technologie zur Überwachung von Arbeitsposition, Arbeitstiefe und Walzendrehzahl sowie für die Detektion von Scharverlust und Materialansammlungen im Zinkenfeld ausgestattet. Die vom Grubber erfassten Daten werden mit denen des Traktors abgeglichen, um beispielsweise bei drohenden Verstopfungen die Fahrgeschwindigkeit zu reduzieren oder bei zu hohem Walzenschlupf den Grubber etwas anzuheben.
Wie es im Straßenverkehr mit dem „Autonomen Fahren“ aussieht, hat bussgeldkatalog.de zusammengestellt. Hier finden Sie einige Entwicklungsschritte und einen aktuellen Stand der Dinge.
Mähen und Wildrettung per Drohne zeitgleich
Claas, thermal Drones und AgXeed haben hier ihr Expertenwissen gebündelt und ein gemeinsames Drohnen-Interface für hochautomatisiertes und autonomes Mähen entwickelt. Daten der beim Drohnenflug identifizierten Wärmequellen werden dabei zunächst gespeichert, dann mit einer KI-Software aufbereitet und zusammen mit den jeweiligen GPS-Positionsdaten an das Prozessplanungstool übermittelt. Dieses integriert die Daten in die Routenplanung, so dass die autonome Mähtechnik unter Einhaltung einer Sicherheitszone um die Fundorte der Wildtiere herumgeführt werden kann. Das Umfahren wird insbesondere auf Flächen angewendet, auf denen geschützte Brutgelege vorhanden sind, die nicht entnommen werden dürfen. Landwirte bzw. Lohnunternehmer können den Maschineneinsatz über das AgXeed Portal live auf Smartphone, Tablet oder PC verfolgen. Auf diese Weise lassen sich beim Einsatz der autonomen Mähgespanne nicht nur die Anforderungen an hohe Flächenleistungen, sondern auch an eine wildtierschonende Grünlandbewirtschaftung erfüllen. Darüber hinaus dokumentiert der Landwirt auf diese Weise die vor dem Mäheinsatz erfolgte Maßnahme und trägt somit zur Nachweispflicht bei.
Die Technologie ist nicht nur beim Einsatz autonomer Feldroboter nutzbar, sondern auch bei autonom fahrenden Traktoren sowie Traktoren und Erntemaschinen, die mit Fahrer und einem Lenksystem auf vorher geplanten Routen unterwegs sind, weshalb die Vorgehensweise heute schon eine attraktive Kundenlösung darstellt. Dabei ist sichergestellt, dass die POI-Daten der Wildtier-Fundorte nur innerhalb der bekannten, vorher ermittelten Feldgrenzen erhoben werden. Die Feldgrenzen lassen sich aus dem betrieblichen Agrarmanagementsystem des jeweiligen Landwirts übernehmen. Liegen diese Daten nicht vor, so kann der Drohnenpilot die Feldgrenzen auf dem Display seines Arbeitsbildschirms selbst markieren.
Teilelektrifizierter Mähdrescher
Mittels eines teilelektrifizierten Antriebs auf dem Mähdrescher - von Claas entwickelt und in der Praxis erprobt - lassen sich Lastspitzen glätten und die Effizienz signifikant steigern. Unter einfachen Erntebedingungen wird die nicht für den Antrieb des Mähdreschers benötigte Motorleistung über einen Generator in elektrische Energie umgewandelt und in der Batterie gespeichert. Bei schweren Erntebedingungen, beispielsweise in Feldbereichen mit hohen Erträgen, oder auch beim Abtanken während der Fahrt unterstützt die gespeicherte elektrische Energie aus der Batterie automatisch mittels Elektromotor den mechanischen Antrieb und ersetzt so einen klassischen, über das Motorkennfeld erzeugten “Boost”. Lastspitzen können so über mehrere Sekunden überbrückt werden, und dank der automatischen Lastverteilung kann der Mähdrescher konsequent im Leistungsoptimum betrieben werden.
Dieses Konzept erlaubt den Einsatz eines kleineren, leistungsschwächeren Verbrennungsmotors mit etwa 400 kW, der dank zusätzlichem 40 kW starken E-Motor und 3-kWh-Batterie mit 48 V-Inverter im Niedrigdrehzahlbereich mit 1.600 anstelle 1.800 U/min betrieben werden kann. In Praxiserprobungen wurde der Kraftstoffverbrauch durch das teilelektrifizierte Hybridkonzept um bis zu 10 Prozent reduziert.
Der elektrische Antrieb erfolgt im Niederspannungsbereich (< 60V Berührspannung). Im Vergleich zu Antrieben mit höheren Spannungen sind somit weniger komplexe Sicherheitsvorkehrungen erforderlich. Wartungsarbeiten können ohne weitere Sicherheitsmaßnamen und ohne eine spezielle Ausbildung durchgeführt werden.
Batterieelektrischer Scorpion 732e
Teleskoplader sind vielseitige Maschinen zum Heben schwerer Lasten, Befüllen von Anhängern oder Biogas-Fermentern oder zum Stapeln von Ballen. Ein batterieelektrischer Teleskoplader wie der Claas Scorpion 732e – eine gemeinsam mit Liebherr vorangetriebene Entwicklung - liefert viele Vorteile: Die Maschine ist sehr leise und arbeitet lokal emissionsfrei, was besonders für Mensch und Tier im Stall von Vorteil ist. Mit zwei unabhängigen, je 90 kW starken E-Antrieben, einem modularen 64 kWh Batteriekonzept für bis zu 4 Stunden Arbeitseinsatz und einem 22 kW Onboard-Ladegerät ist für ausreichend Leistung und Flexibilität gesorgt. Die Zugkraft beträgt maximal 53 kN, die Maximalgeschwindigkeit liegt bei 30 km/h. Zum Laden der Batterie kann der Landwirt selbst produzierten Strom aus Photovoltaik oder Biogasanlage nutzen.
Fahrerkabine 4.0 und Cab10Future
Das Forschungsprojekt „Fahrerkabine 4.0 – OnField“ zeigt mittels neuester Technologien wie Joystick-Lenkung, Fahrer-Konditionserkennung und Eye-Tracking, wie der Arbeitsplatz der Zukunft aussehen kann. Dafür umfasst dieses Konzept eine neuartige Kabinenausrüstung mit Internetanbindung und verschiedenen Mensch-Maschinen-Schnittstellen in Form von Kameras, Headup-Displays, Monitoren, Tastatur und vielem mehr. Mit dieser Ausrüstung ist es möglich, das Beanspruchungsniveau des Fahrers fortlaufend zu erfassen und so eine bidirektionale Kommunikation aufzubauen. In diesem Zusammenhang gibt das System dem Fahrer alternative Handlungs- und Beschäftigungsempfehlungen, wenn er nur wenig beansprucht wird.
Grundlage dafür ist ein virtueller, durch einen Eye-Tracker im Dachhimmel unterstützter Assistent, der den Fahrer nach Erkennung von Müdigkeit verbal anspricht und ihn auf die Handlungsempfehlungen aufmerksam macht. Für die Umsetzung der Handlungsempfehlungen kann der Fahrersitz per Knopfdruck in drei Positionen gestellt werden. Während der Sitz im Arbeitsmodus in Geradeausstellung steht, wird er für den sogenannten Entspannungsmodus nach links geschwenkt. Nun kann der Fahrer z.B. leichte gymnastische Übungen machen, um den Körper zu regenerieren. Alternativ kann er über das Headup-Display z.B. Informationen über Entspannungsthemen abrufen, Lernvideos anschauen oder private Arbeiten erledigen.
Im Büromodus ist der Sitz nach rechts gedreht, sodass der Fahrer das Headup-Display auf der rechten Seitenscheibe im Blick hat. Zusätzlich kann er nun auch ein mobiles Tastaturtableau mit Trackpad zwischen den Armlehnen positionieren, und damit Büroarbeiten wie E-Mail-Kommunikation, Internetrecherchen oder Planungs-, Dokumentations- und Controllingarbeiten mit dem Betriebsmanagementsystem erledigen. Diese Arbeiten würden heutzutage zusätzliche Bürozeiten erfordern und die Freizeit von Betriebsleitern einschränken.
Als wichtige Voraussetzung für den erfolgreichen Praxiseinsatz der neuen Funktionen der Fahrerkabine 4.0 muss die Erntemaschine mit einer automatischen Vorfeldüberwachung ausgerüstet sein. Erkennt die Vorfeldüberwachung Hindernisse, so erhält der Fahrer frühzeitig Hinweise, dass er den Entspannungs- bzw. Büromodus verlassen muss, um die Steuerung der Maschine zu überwachen.
An der Entwicklung der Fahrerkabine 4.0 sind fünf Unternehmen und Institutionen beteiligt: Das Karlsruher Institut für Technologie (Institut für Arbeitswissenschaft und Betriebsorganisation sowie Institutsteil Mobile Arbeitsmaschinen), das Institut für Agrartechnik der Universität Hohenheim, die InMach Intelligente Maschinen GmbH, die Budde Industrie Design GmbH und die Claas Selbstfahrende Erntemaschinen GmbH. Das Projekt zur Entwicklung der Fahrerkabine 4.0 wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der Förderrichtlinie „Agrarsysteme der Zukunft“ gefördert. Das 2019 gestartete Projekt zeigte in Fokusgruppen-Workshops mit Fahrern und Betriebsleitern eine hohe Nutzerakzeptanz.
Mit der CAB10Future zeigt Claas darüber hinaus seine eigene Vision für die Kabine der Zukunft: Komfortableres Arbeiten mit einem in beide Richtungen bis zu 60 Grad drehbaren Sitz für fokussiertes Arbeiten, Wohlfühlatmosphäre durch intelligente Beleuchtung und hochwertige Materialien, Digitalisierung pur durch großflächige Displays im vorderen Fokusbereich und nachhaltige Bauweise durch einfachen Austausch verschleißanfälliger Module und den Einsatz recycelter Materialien. Mittels der „durchsichtigen“, über Kameras und Displays die Umgebung widerspiegelnde A-Säulen und die fehlende Lenksäule (autonome Fahrweise) erfährt der Bediener ein beeindruckendes Raumerlebnis. Die Maschinenkommunikation nach außen wird über die 360° Außenbeleuchtung vereinfacht. Das Konzept Cab10Future ist in dieser Ausstattung nahezu baugleich auf Erntemaschinen (Mähdrescher, Feldhäcksler) und Großtraktoren einsetzbar.
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