Technik

Wie Mähroboter ohne Kabel navigieren

Vier Verfahren lösen dieselbe Aufgabe auf sehr unterschiedliche Weise. Welches in deinem Garten funktioniert, entscheidet sich an Bäumen, Licht und Budget.

Ein Mähroboter ohne Begrenzungskabel muss zwei Fragen ständig beantworten: Wo bin ich gerade, und wo ist die Grenze meiner Fläche. Die erste Frage ist die schwierigere. Ein Kabel im Boden liefert die Antwort quasi umsonst, denn sobald das Signal kommt, ist die Grenze erreicht. Ohne Kabel muss das Gerät seine Position aus der Umgebung ableiten.

Dafür haben sich vier Ansätze durchgesetzt. Drei davon bestimmen die Position, der vierte sorgt dafür, dass unterwegs nichts überfahren wird. In aktuellen Geräten werden sie fast immer kombiniert, weil jedes Verfahren für sich eine klare Schwachstelle hat.

Die FaustregelOffener Rasen ohne hohe Bäume: RTK reicht und ist am günstigsten. Viele Bäume oder hohe Hauswände: Kamera oder Laser. Kinder und Tiere im Garten: auf die Hinderniserkennung achten, nicht auf die Navigation.

Die vier Verfahren

Verfahren 01 • Satellit

RTK-GNSS

zentimetergenau, braucht freien Himmel

Satellitennavigation allein ist für einen Mähroboter viel zu ungenau, sie liegt im Bereich mehrerer Meter daneben. RTK löst das mit einem Trick: Eine Referenzstation, deren Position exakt bekannt ist, misst den aktuellen Fehler im Satellitensignal und funkt die Korrektur an den Roboter. Aus Metern werden so wenige Zentimeter.

Diese Station stand früher als Antenne im Garten. Neuere Geräte holen sich die Korrekturdaten stattdessen über das Mobilfunknetz von festen Stationen in der Region, das nennt sich Netzwerk-RTK. Dann steht nichts mehr im Garten herum.

Ausführlich zu RTK-GNSS

Verfahren 02 • Optisch

Kamera und Bilderkennung

sieht den Rasen, wie ein Mensch ihn sieht

Hier übernimmt eine Kamera die Rolle des Auges. Ein trainiertes Modell erkennt im Bild, was Gras ist und was Weg, Beet oder Terrasse. Zusätzlich merkt sich das Gerät markante Punkte in der Umgebung und bestimmt daraus seine Position, ein Verfahren, das aus der Robotik stammt und dort V-SLAM heißt.

Der große Vorteil: völlige Unabhängigkeit von Satellit und Antenne. Der Nachteil steckt in der Natur der Sache. Bei tiefstehender Sonne, harten Schatten oder Dämmerung wird die Erkennung unsicher, und viele dieser Geräte stellen die Arbeit bei Dunkelheit ganz ein.

Ausführlich zu Kameranavigation

Verfahren 03 • Laser

LiDAR

vermisst dreidimensional, unabhängig vom Licht

LiDAR schickt Laserimpulse aus und misst, wie lange sie bis zur Rückkehr brauchen. Daraus entsteht eine dreidimensionale Punktwolke der Umgebung, aus der das Gerät eine Karte baut. Weil der Laser sein eigenes Licht mitbringt, ist das Verfahren unabhängig von Sonne und Satellit.

Das macht LiDAR zur robustesten Lösung für schwierige Grundstücke. Der Preis ist entsprechend, wobei die Technik gerade spürbar aus der Oberklasse in die Mittelklasse wandert. Was LiDAR nicht gut kann: flache, kontrastarme Übergänge erkennen, etwa eine Rasenkante auf gleicher Höhe. Dafür braucht es doch wieder die Kamera.

Ausführlich zu LiDAR

Verfahren 04 • Nahbereich

Hinderniserkennung

entscheidet über Sicherheit, nicht über Navigation

Die drei Verfahren oben sagen dem Roboter, wo er ist. Keines sagt ihm, dass gerade ein Igel vor ihm sitzt. Dafür sorgt eine eigene Sensorik aus Stoßsensoren, Ultraschall und Kameras.

Das ist der Bereich, in dem sich Geräte im Alltag am deutlichsten unterscheiden. Ein Modell mit reinem Stoßsensor merkt das Hindernis erst beim Anstoßen. Ein Modell mit trainierter Kamera weicht vorher aus und unterscheidet dabei zwischen Gartenschlauch, Spielzeug und Tier.

Ausführlich zur Hinderniserkennung

Welches Verfahren passt zu welchem Garten

Die Entscheidung fällt selten am Preis, sondern fast immer an der Umgebung.

Situation im Garten	Passendes Verfahren	Warum
Offener Rasen, freier Himmel	RTK	Günstigste Lösung, arbeitet zentimetergenau und auch nachts.
Viele hohe Bäume	LiDAR oder Kamera	Unter dichten Kronen bricht das Satellitensignal ab.
Enge Reihenhauslage, hohe Wände	Kamera	Wände reflektieren Satellitensignale und verfälschen die Position.
Mehrere getrennte Rasenstücke	Kamera oder LiDAR	Mehrere Karten verwaltbar, der Roboter findet selbst hinüber.
Roboter soll abends laufen	RTK oder LiDAR	Kameramodelle stellen bei Dämmerung die Arbeit ein.
Kinder und Haustiere im Garten	Kamera zwingend	Nur Bilderkennung unterscheidet Lebewesen von Gegenständen.
Starke Hanglage	egal, aber mit Allrad	Hier entscheidet der Antrieb, nicht die Navigation.

Warum fast alle Geräte kombinieren

Wer sich aktuelle Modelle ansieht, findet kaum noch reine Verfahren. Stattdessen steht auf der Verpackung RTK plus Vision, LiDAR plus Kamera oder gleich alles zusammen. Das hat einen einfachen Grund: Die Schwachstellen der Verfahren überlappen sich nicht.

Satellitenempfang bricht dort ab, wo etwas den Himmel verdeckt, also unter Bäumen und an Hauswänden. Genau dort hat die Kamera besonders viele markante Punkte zur Orientierung. Umgekehrt versagt die Kamera auf einer großen, gleichförmigen Rasenfläche bei tiefstehender Sonne, wo das Satellitensignal ungestört ankommt.

In der Praxis heißt das: Ein Gerät mit zwei Verfahren ist einem Gerät mit einem Verfahren fast immer überlegen, unabhängig davon, welche Technik der Hersteller besonders hervorhebt.