Rasante Entwicklung bei Mährobotern

Die Zuwachszahlen bei den Robotermähern gehen seit über zehn Jahren steil nach oben. Neben der Arbeitsersparnis reduzieren sich mit ihrer Hilfe Düngung, Bewässerung und Schadstellenbeseitigung. Ein Großteil der bisher während einer Installation oder im Betrieb auftretenden Probleme würde gar nicht erst aufkommen, wenn man das der Flächengröße, Geländebeschaffenheit und dem Bewuchs entsprechende Gerät auswählt. Wie bei allen technischen Produkten gibt es keinen Hersteller, dessen Mähroboter alle Bedingungen gleichermaßen gut erfüllen können. Der eine hat eine zu geringe Bodenfreiheit, der andere kann keine engen Passagen mähen, der nächste schafft die geforderte Flächenleistung erst, wenn er 7 Tage lang 24 h durchgemäht hat, und der vierte hat eine hochkomplizierte Programmierung mit schlecht übersetzter Bedienungsanleitung.

Servicevertrag ist ratsam

Dazu kommen mechanische Gegebenheiten und servicetechnische Erfahrungen, die unbedingt mit bedacht werden müssen. Aus diesem Grund ist eine Zusammenarbeit von Gartentechnik-Fachhändler und Anwender empfehlenswert. Denn die Motorgerätefachhändler sind meist gärtnerisch nicht in der Lage, notwendige Umgestaltungen zur Zufriedenheit vornehmen zu können; dem GaLaBau und Greenkeepern fehlen manchmal die notwendigen technischen Grundlagen und Erfahrungswerte. Fehlendes Miteinander führt leider dann oft zu Unzufriedenheit bei den Auftraggebern/Nutzern, weil entweder technische oder botanische Parameter missachtet wurden.

Da sich der Trend zum Komplettservice mittels Servicevertrag verstärkt, ergibt sich ein weiterer Synergieeffekt für beide Seiten. Die meisten Robotermäherkunden haben nämlich keine Lust auf Klingenwechsel, Wintereinmottung, Programmierungsanpassungen und Überprüfung des Lademanagements. Sie wollen in der Zeit lieber andere Arbeiten erledigen. Da diese Technik weit weniger reparatur- und wartungsanfällig ist als die von Benzinmähern und auch eine höhere Lebensdauer besitzt, ist es ratsam, rechtzeitig auf Service und Dienstleistung zu wechseln.

Draht ist out

Grundsätzlich gilt für die Zukunft: Draht ist out, und Funk- sowie Kameranavigation sind in. Die Vorteile liegen auf der Hand. Die Installation vereinfacht sich erheblich. Satelliten-, W-LAN-, Kamera- und Funksysteme haben sich in puncto Reichweite, Durchdringungsfähigkeit, Zuverlässigkeit und Genauigkeit enorm verbessert. Bis auf ganz wenige Ausnahmen funktionieren sie aber eben noch nicht bei jedem Hersteller. Weiterhin ist die Tiergefährdung durch Robotermäher ein wichtiges weil auch sehr emotionales Thema. Deshalb ist es sinnlos, Robotermäher ohne intelligentes Kamerasystem auf dem Markt etablieren zu wollen.

Orientierung/Hinderniserkennung

Hauptknackpunkt für einen zuverlässigen Mährobotereinsatz ist dessen Navigation inklusive Hindernis- und Tiererkennung. Da reichen die bisher üblichen mechanischen Stoßsensoren nicht aus. Denn dazu ist eine Kartierung der Mähflächen notwendig. Diese erfolgt bei den innovativen Herstellern über das RTK (Echtzeitkinematik, englisch Real-Time Kinematic) – entweder mit Zwei-Antennensystem (zum Beispiel Mäher und Zentralantenne Kress KR271E) oder mit Einzelantenne auf der Fläche (zum Beispiel Husqvarna 540 EPOS). Dabei gibt es aber Unterschiede darin, wie das Satellitensignal zum Mäher gelangt. Es kann über ein W-LAN-Netz (zum Beispiel Echo TM 850), das Mobilfunknetz (zum Beispiel EGO Aura RMR3000E, Husqvarna Nera) oder ein eigenes Funknetz (zum Beispiel Kress KR271E) erfolgen.

Diese satellitengesteuerten Systeme senden regelmäßig Signale direkt an die Antenne. Wenn der Mäher zusätzlich eine eigene Antenneneinheit besitzt (zum Beispiel EGO, Kress, Segway, Sunseeker), ist die Orientierung noch hochwertiger, weil Störungen durch Funkschatten geringer werden oder in den meisten Fällen keine Rolle mehr spielen. Denn sowohl die fest installierte Antenne als auch die des Mähers erhalten permanent die notwendigen Signale, egal ob sich zwischen Mäher und Antenne auf dem Mähweg Bäume, Carports oder Wände befinden.

Je größer die Frequenzbandbreite ist, desto besser. In naher Zukunft werden die Geräte ganz ohne Antenne auskommen und agieren rein über das Kamerasystem und einen inneren Kompass des Robotermähers (nRTK). Diese besitzen dann ein eigenständiges Orientierungssystem und machen sich dadurch unabhängiger vom nicht immer stabilen W-LAN-Netz. Bei Ausfall des Satellitensignals übernehmen die Kameras automatisch die Manövrierung.

Für Hinderniserkennung und Kartierung kommt zusätzlich zu mechanischen Sensoren die Erkennung über Kameras hinzu. Damit auch bewegliche Hindernisse (Kinder, Hunde, Katzen, Igel) erkannt werden, ist dafür ein räumliches Kamerasystem notwendig (zum Beispiel EGO, Husqvarna, Kress, Segway, Sunseeker). Das Visual Inertial Odometry (VIO) ist speziell dafür entwickelt worden. Die sogenannten Fischaugenkameras mit 140°-Winkel sind dabei in der Lage, diese Objekte zu erkennen und dank KI ständig lernfähig, um neu hinzukommende Gegenstände oder Lebewesen zu sichten und diese als Hindernis zu identifizieren.

Das Visual Simultaneus Localization and Mapping (zum Beispiel VSLAM 2.0) erfasst mit den Kameras die Begrenzungen wie Zäune, Hecken, Pools, Hauswände etc. Das System besteht aus mindestens zwei Kameras, die ähnlich dem menschlichen Augenpaar funktionieren und räumlich sehen. Wie beim Menschen ist dafür eine Mindestlichtmenge notwendig, damit in den Dämmerungsstunden oder bei anderen Beeinträchtigungen das Erkennen möglich ist. Je hochwertiger die Kameras, desto weniger Lichtmenge ist notwendig. So wird die Erstellung einer 3D-Karte möglich. Einige Hersteller statten ihre Mäher sogar mit acht Kameras für eine 360°-Rundumsicht aus, um auch von hinten oder der Seite sich nähernde Personen, Tiere oder sonstige bewegliche Störungsquellen zu sichten.

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Die eigentliche Qualität der Orientierung und Manövrierung entsteht dadurch, dass alle Daten der Sensoren und Kameras im Exakt Fusion Location System (EFLS Segway Navimow X330) oder Path IQ (EGO Aura RMR3000E) gebündelt, analysiert und verarbeitet werden. Denn das RTK hat seine Stärken in Reichweite, Lichtunempfindlichkeit, Genauigkeit und geringem Energieverbrauch. Es ist aber stark vom GPS abhängig, empfindlich auf Signalstörungen, träge und kann schlecht Objekte erkennen. Das LAM-System (Kamera) gleicht das durch Signalunabhängigkeit, Signalunempfindlichkeit und sehr gute Erkennung fester Objekte aus. Das VIO-System mit seiner Froschaugenkamera komplettiert das durch seine sehr hohe Reaktionsgeschwindigkeit und die Erkennung beweglicher Objekte.

Dies alles zusammen sorgt dafür, dass ein exaktes Streifenmuster mit zentimetergenauer Überlappung erzielt wird, enge Passagen und Überfahrten gemeistert und alle festen und beweglichen Hindernisse umfahren werden. Abweichungen über 3 cm sind nach heutigem Technikstand deshalb nicht mehr zeitgemäß.

Mähwerk

Je höher die angestrebte Flächenleistung (über 5.000 m²) liegen soll, desto größer sollte die Schnittbreite werden. Das ist physikalisch gesehen die logische Konsequenz. Das mit erhöhter Fahrgeschwindigkeit oder größeren Akkupacks erzielen zu wollen, ist nicht zielführend, nur als Kompromiss zu betrachten und geht zu Lasten der Schnittqualität und der Lebensdauer des Mähroboters.

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Deshalb werden auf Sport- und Golfanlagen erfolgreich Mähroboter mit größerer Schnittbreite eingesetzt (zum Beispiel Echo TM 850, Husqvarna Ceora).

Denn sie schaffen die geforderte Fläche in kürzester Zeit und mit wenigen Nachladezyklen. Diese größere Schnittbreite benötigt natürlich mehr Motorleistung am Mäh- und Fahrwerk. Deshalb sind dort Spannungen über 36 V sinnvoll.

Weiterhin sind bei größeren Schnittbreiten pendelnd aufgehangene Mähspindeln mit Gleitteller sinnvoll, weil sich dadurch die Messerteller immer den Bodenunebenheiten anpassen. Das verbessert nicht nur das Schnittbild, sondern vermindert den Klingenverschleiß und die Störungsanfälligkeit.

Beim Messeraufbau sind besonders bei großen Schnittbreiten Sechsklingenmähteller denen vorzuziehen, die mit nur drei oder vier Klingen bestückt sind. Denn der Mulcheffekt ist viel intensiver, die Graspartikel werden viel feiner und damit besser zersetzbar.

Das Mindeste an der Höheneinstellung sollte 20 bis 70 mm sein. Besser sind die Geräte, die auch 100 mm Schnitthöhe erlauben, denn dadurch haben Gänseblümchen und Co. eine Überlebenschance. Die Einstellung sollte natürlich elektrisch erfolgen.

Die Streifenmahd hat sich durchgesetzt, denn das sonst vorherrschende Chaos- oder Zufallsprinzip ist in puncto Ausnutzung der Akkukapazität uneffektiv und benötigt eine hochwertige Einstellung der Mähzonen und Einsatzpunkten. Problemzone bei Robotermähern ist nach wie vor die Randmahd. Deshalb haben Sunseeker und Segway zwei Anbautrimmer auf den Markt gebracht, die dieses Problem lösen.

Da es sich dabei um ein offen laufendes Mähwerkzeug handelt, gelten bei dessen Einsatz besondere Sicherheitshandlungen. Der neue KR271E von Kress hat das im Mähdeck integriert.

Fahrantrieb/Räder

Hier ist der Hinterradantrieb vorherrschend. Man unterscheidet den Radantrieb über ein Getriebe oder direkt über Felgenmotoren. Ersteres hat sich schon über viele Jahre bewährt und etabliert. Die Manövrierung ist aber etwas träger und nicht so spurgenau wie beim Felgenradmotor. Dafür ist er aber leiser. Der Felgenmotor dagegen ermöglicht durch die Einzelradansteuerung eine extrem feinfühlige Ansprache an die Räder.

Ein guter Geradeauslauf funktioniert nur, wenn die frontalen Schwenkräder stabil und sicher dem Antriebsimpuls folgen. Zu dünn dimensionierte Radgestänge und Gestängelagerung können zu vorzeitiger Schwergängigkeit und vermindertem Geradeauslauf führen. Deshalb sollten die Radaufnahmegestänge unbedingt kugelgelagert oder mindestens mit Gleitbuchsen ausgestattet sein.

Die Hinterräder sollten einen Durchmesser von über 200 mm sowie ein leichtes Stollenprofil besitzen. Je schwerer das Gefährt, desto breiter und größer sollten die Hinterräder ausfallen.

Sehr von Vorteil sind pendelnd aufgehangene Räder (zum Beispiel Sunseeker X7-3000) beziehungsweise Achsen (z.B. Husqvarna 540 EPOS). Denn dadurch können kleine Bodenunebenheiten besser ausgeglichen und das Aufsetzrisiko verringert werden.

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Die Hangeignung liegt mit Hinterradantrieb bei etwas unter 30°. Mit weniger sollte man sich auch nicht zufrieden geben. Allradgeräte (Kress, Sunseeker) können bis zu 40° erreichen.

Grundsätzlich sind für ein optimales Mulchergebnis 0,5 bis 0,7 m/s Fahrgeschwindigkeit notwendig. Bei einer Geschwindigkeit von 1 m/s und mehr besteht die Gefahr, dass erstens nicht alle Halme zu 100 % abgeschnitten werden und zweitens der Zerkleinerungsgrad des Grases viel geringer ist, sich somit das Schnittgut nicht schnell zersetzt. Ist allerdings eine tägliche Mahd mit dem Robotermäher vorgesehen, sind die Nachteile einer höheren Fahrgeschwindigkeit nicht mehr so relevant.

Grundausstattung

Smart Gardening ist das neue Schlagwort nicht nur im privaten, sondern auch im kommunalen und gewerblichem Grün. Dabei übernehmen autonome, vernetzte Systeme die zeit- und personalaufwendigen, bisher manuell ausgeführten Tätigkeiten. Dadurch wird es zu einem stärkeren Ineinandergreifen von gärtnerischem und technischem Management kommen. Besonders beim Rasenmähen und der Beregnung wird dies sich am ehesten durchsetzen. Auch die Großflächenpflege kann autonom ablaufen. Entsprechend müssen derartige Maschinen mindestens 4G-Netzfähigkeit, Wifi und Bluetooth aufweisen.

Ebenfalls ist es gegenwärtig Standard, dass sie IP66-abgesichert sind, also nicht nur leichte Stäube und Spritzwasser überstehen, sondern massiven Schmutzbefall, Wolkenbruch oder Wasserhose. Dermaßen sichere Abdichtungen beziehen sich dabei nicht nur auf die Gehäuseschalen, sondern auch auf die Motoren und Steuerplatinen.

Installation

Die Einrichtung eines Robotermähers erfolgt gegenwärtig hauptsächlich mittels Smartphone. Dazu sind eine gewisse Erfahrung und Fingerfertigkeit notwendig, um die Maßgenauigkeit beim Abfahren der Außengrenze und Hindernisse zu erzielen. Das ist nicht bei jedem gegeben, und wenn man sich verfahren hat, muss man von Neuem anfangen. Das kann sehr frustrierend sein. Außerdem ist die Installationsgeschwindigkeit per Smartphone mit maximal 0,5 m/s recht gering.

Deshalb sind Fahrgestänge (zum Beispiel EGO Aura RMR3000E) oder die Manövrierung mittels Spielkonsolensteuerung (Husqvarna 540 EPOS) besser geeignet, denn damit fährt man genauer und schneller (bis zu 1m/s).

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Sehr gelungen ist in dieser Hinsicht das Kress-System. Da wird zu diesem Zwecke die Antenneneinheit auf ein Fahrgestell montiert und die Strecke punktgenau abgefahren. Sehr vorteilhaft ist in diesem Bereich, wenn das Installationsprogramm Empfehlungen für die Platzierung der Antenneneinheit ausgibt. Das verringert Verbindungsstörungen enorm.