Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Moderne Unkrautregulierung in der Landwirtschaft – Modularer Feldroboter im Praxistest

05.11.2015

Mühsames, kosten- und zeitintensives Unkrautjäten von Hand könnte in der Land- und Forstwirtschaft schon bald der Vergangenheit angehören: Wissenschaftler am Fraunhofer IPA haben zusammen mit Projektpartnern eine Automatisierungslösung entwickelt, die Unkraut entfernt und gleichzeitig die Erde um die Pflanzen herum auflockert und sie so gesund hält. Bei Praxistests in der Buchsbaumaufzucht einer Baumschule hat sich die Lösung bereits erfolgreich bewährt. Sie entsteht im Rahmen des Projekts »AgriApps«, in dem die Projektpartner an App-basierten Automatisierungslösungen für die Feldbewirtschaftung arbeiten.

Kostengünstig, umweltfreundlich und nachhaltig: Das sollte eine innovative und zweckmäßige Agrartechnik in Hochlohnländern sein, um wettbewerbsfähig zu bleiben. Einen Beitrag hierzu können robuste autonome Systeme leisten, indem sie arbeitsintensive Aufgaben wie das selektive Ernten, das präzise und sparsame Spritzen und Düngen oder das mechanische Unkrautregulieren durchführen.


Die Plattform BoniRob kann je nach Einsatzzweck mit verschiedenen Applikationsmodulen ausgestattet werden.

Quelle: InMach/Foto: Manuel Wopfner


Der Manipulator mit Werkzeug umfährt die Buchsbäume, entfernt dabei das um sie herum wachsende Unkraut und lockert die Erde auf.

Quelle: InMach/Foto: Manuel Wopfner

»Roboter in der Landwirtschaft sind im Kommen«, erklärt Martin Hägele, Leiter der Abteilung Roboter- und Assistenzsystem am Fraunhofer IPA.

»Robotertechnologien wie die autonome Navigation tragen zur Automatisierung von Landmaschinen bei. Allerdings werden Robotersysteme für Aufgaben in der Landwirtschaft bislang meist als Spezialisten für klar umrissene Aufgaben und Einsatzbedingungen konzipiert. Dazu kommt, dass sie nur für saisonal begrenzte Aufgaben nutzbar sind.« Deshalb ist das Ziel der Projektpartner in »AgriApps«, Landwirtschaftsroboter weiter zu modularisieren und zu weitgehend frei konfigurierbaren Generalisten zu machen.

Eine Plattform für viele Anwendungen

Um dies zu erreichen, setzen die Wissenschaftler bei ihrem System auf das App-Konzept: Hierzu gehört die Trägerplattform »BoniRob«, die auf vier Rädern autonom durch die Aufzuchtreihen fährt. An diese Plattform können verschiedene Applikationsmodule, kurz Apps, angeschlossen werden, die landwirtschaftliche Arbeiten übernehmen.

Je nach gewünschter Anwendung sind die Apps mit unterschiedlichen Sensoren und Aktoren ausgestattet. Durch Austausch der App kann die Plattform ganzjährig für saisonale Aufgaben wie das Ernten, die Schädlingsbekämpfung oder die Unkrautregulierung nutzbar gemacht werden. Dies erhöht die Auslastung der Trägerplattform – eine wesentliche Voraussetzung für die Wirtschaftlichkeit.

Präzises und flexibles Steuerungskonzept

Das im Rahmen von »AgriApps« entwickelte Applikationsmodul für die Unkrautregulierung nutzt ein optisches Sensorsystem und bildverarbeitende Software zur Objekterkennung. Basierend auf Farb-, Textur- und Tiefeninformationen unterscheidet die Software Unkraut von Buchsbäumen. Dies geschieht kontinuierlich, während die Trägerplattform durch die Aufzuchtreihen fährt.

Zur mechanischen Unkrautregulierung wird der bewegliche Teil des Applikationsmoduls, der Manipulator, verwendet. Dieser bearbeitet den Boden mittels rotierender Kreiseleggen, welche von einem Ausleger mit drei Achsen geführt werden. Wie bei der Objekterkennung ist auch während der Bearbeitung kein Stoppen der Trägerplattform erforderlich.

Möglich ist dies, weil die Steuerung die Bewegung des Manipulators zu jeder Zeit sowohl auf die Informationen aus der Bildverarbeitung als auch auf die Bewegung der Trägerplattform abstimmt. In den Freiräumen zwischen den Buchsbäumen fährt das Werkzeug weiter aus, um maximal viel Unkraut zu entfernen. Wird ein Buchsbaum erkannt, fährt das Werkzeug ein und wird entsprechend der Kontur des Baumes geführt, ohne diesen zu beschädigen.

Reaktive Bewegungen zwischen Plattform und Manipulator

»Durch dieses synchronisierte Steuerungskonzept erfolgt die Unkrautregulierung besonders agil und zeiteffizient«, so Felix Meßmer, Projektleiter am Fraunhofer IPA, über die wichtigste technische Komponente für das Applikationsmodul. Sie basiert auf erprobten Steuerungskonzepten mobiler Plattformen aus der Servicerobotik wie bspw. Care-O-bot® oder fahrerlosen Transportfahrzeugen für die Intralogistik.

Diese Steuerungskonzepte haben die Wissenschaftler für den Einsatz in der Landwirtschaft angepasst. So werden die reaktiven Bewegungen zwischen Plattform und Manipulator möglich, die ähnlich dem bei Landmaschinen bekannten »Tractor-Implement-Management Systemen« entweder kompensieren oder unterstützen können:

Navigiert die Plattform zur Spurhaltung etwas nach rechts und entfernt sich so vom Buchsbaum, reagiert der Manipulator, indem er das Werkzeug weiter ausfährt. Erreicht wiederum der Manipulator eine Stelle nicht, korrigiert die App-Steuerung den Kurs der Plattform, damit der Manipulator besser an das Unkraut kommt.

Als nächster Schritt sind Tests der App im Dauerbetrieb geplant. Die Technologien aus dieser Entwicklung können je nach Marktbedarf für weitere Anwendungsfälle in der Landwirtschaft genutzt werden. Zudem ist das synchronisierte Steuerungskonzept auch für industrielle Anwendungen wie mobile Produktionsassistenten einsetzbar.

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert das Kooperationsprojekt mit den folgenden Projektpartnern: InMach Intelligente Maschinen GmbH, Robert Bosch Start-up GmbH Deepfield Robotics, Fraunhofer IOSB, Fraunhofer IPA.

Weitere Informationen: http://www.ipa.fraunhofer.de/agriapps.html

Fachlicher Ansprechpartner
Felix Meßmer | Telefon +49 711 970-1452 | felix.messmer@ipa.fraunhofer.de | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

Pressekommunikation
Jörg-Dieter Walz | Telefon +49 711 970-1667 | presse@ipa.fraunhofer.de | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA | Nobelstraße 12 | 70569 Stuttgart

Redaktion
Dr. phil. Karin Röhricht | Telefon +49 711 970-3874 | karin.roehricht@ipa.fraunhofer.de

Veranstaltungshinweis:

Robotik in der Landwirtschaft
Die Bevölkerung wächst, die Produktionsflächen bleiben gleich und Arbeitskräfte fehlen: Gründe, aus denen die Landwirtschaft zukünftig produktiver werden muss. Um vorhandene Flächen optimal zu nutzen und schwere Arbeiten zu erleichtern, ist eine immer stärkere Automatisierung notwendig. Die Robotik ist eine Schlüsseltechnologie, um knappe Ressourcen effizient zu nutzen sowie Produktivität und Qualität zu optimieren.

In diesem Seminar stellen Wissenschaftler des Fraunhofer IPA gemeinsam mit erfahrenen Experten aus der Industrie den neuesten Stand der Technik sowie aktuelle und zukünftige Anwendungen vor. Ein Schwerpunkt wird dabei auf der Vernetzung und cloudbasierten Lösungen liegen.

Datum: 3. Dezember 2015

Ort: Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA
Nobelstraße 12 | 70569 Stuttgart

Weitere Informationen und Anmeldung:
http://www.ipa.fraunhofer.de/robotik_in_der_landwirtschaft.html

Weitere Informationen:

http://www.ipa.fraunhofer.de
http://www.ipa.fraunhofer.de/agri-apps.html
http://www.ipa.fraunhofer.de/agriapps.html
http://www.ipa.fraunhofer.de/robotik_in_der_landwirtschaft.html

Jörg Walz | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Agrar- Forstwissenschaften:

nachricht Getreide, das der Dürre trotzt
19.09.2017 | Universität Wien

nachricht BMEL verstärkt Maßnahmen im Kampf gegen das Eschentriebsterben
11.09.2017 | Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Agrar- Forstwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zum Biomining ab Sonntag in Freiberg

22.09.2017 | Veranstaltungen

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

DFG bewilligt drei neue Forschergruppen und eine neue Klinische Forschergruppe

22.09.2017 | Förderungen Preise

Lebendiges Gewebe aus dem Drucker

22.09.2017 | Biowissenschaften Chemie