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 Göttinger Agrarökologen erforschen Nahrungsnetze von Bestäubern und natürlichen Gegenspielern
07.08.2018 | Georg-August-Universität Göttingen

nachricht David statt Goliath: Kleinharvester-Demonstrator auf der Fachmesse „Interforst“ in München
17.07.2018 | Technische Hochschule Wildau

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: Der Roboter als „Tankwart“: TU Graz entwickelt robotergesteuertes Schnellladesystem für E-Fahrzeuge

Eine Weltneuheit präsentieren Forschende der TU Graz gemeinsam mit Industriepartnern: Den Prototypen eines robotergesteuerten CCS-Schnellladesystems für Elektrofahrzeuge, das erstmals auch das serielle Laden von Fahrzeugen in unterschiedlichen Parkpositionen ermöglicht.

Für elektrisch angetriebene Fahrzeuge werden weltweit hohe Wachstumsraten prognostiziert: 2025, so die Prognosen, wird es jährlich bereits 25 Millionen...

Im Focus: Robots as 'pump attendants': TU Graz develops robot-controlled rapid charging system for e-vehicles

Researchers from TU Graz and their industry partners have unveiled a world first: the prototype of a robot-controlled, high-speed combined charging system (CCS) for electric vehicles that enables series charging of cars in various parking positions.

Global demand for electric vehicles is forecast to rise sharply: by 2025, the number of new vehicle registrations is expected to reach 25 million per year....

Im Focus: Der „TRiC” bei der Aktinfaltung

Damit Proteine ihre Aufgaben in Zellen wahrnehmen können, müssen sie richtig gefaltet sein. Molekulare Assistenten, sogenannte Chaperone, unterstützen Proteine dabei, sich in ihre funktionsfähige, dreidimensionale Struktur zu falten. Während die meisten Proteine sich bis zu einem bestimmten Grad ohne Hilfe falten können, haben Forscher am Max-Planck-Institut für Biochemie nun gezeigt, dass Aktin komplett von den Chaperonen abhängig ist. Aktin ist das am häufigsten vorkommende Protein in höher entwickelten Zellen. Das Chaperon TRiC wendet einen bislang noch nicht beschriebenen Mechanismus für die Proteinfaltung an. Die Studie wurde im Fachfachjournal Cell publiziert.

Bei Aktin handelt es sich um das am häufigsten vorkommende Protein in höher entwickelten Zellen, das bei Prozessen wie Zellstabilisation, Zellteilung und...

Im Focus: The “TRiC” to folding actin

Proteins must be folded correctly to fulfill their molecular functions in cells. Molecular assistants called chaperones help proteins exploit their inbuilt folding potential and reach the correct three-dimensional structure. Researchers at the Max Planck Institute of Biochemistry (MPIB) have demonstrated that actin, the most abundant protein in higher developed cells, does not have the inbuilt potential to fold and instead requires special assistance to fold into its active state. The chaperone TRiC uses a previously undescribed mechanism to perform actin folding. The study was recently published in the journal Cell.

Actin is the most abundant protein in highly developed cells and has diverse functions in processes like cell stabilization, cell division and muscle...

Im Focus: Arctic Ocean 2018 - Forscher untersuchen Wolken und Meereis in der Arktis

"Arctic Ocean 2018": So heißt die diesjährige Forschungsexpedition des schwedischen Eisbrechers ODEN in der Arktis, an der auch ein Wissenschaftler der Universität Leipzig beteiligt ist. Noch bis zum 25. September wollen die etwa 40 Forscher an Bord vor allem das mikrobiologische Leben im Ozean und im Meereis untersuchen und wie es mit der Wolkenbildung in der Arktis zusammenhängt.

Während der Fahrt durch die Arktis, die Ende Juli gestartet ist, sollen im Rahmen der Kampagne MOCCHA 2018 (Microbiology-Ocean-Cloud-Coupling in the Hight...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

EEA-ESEM Konferenz findet an der Uni Köln statt

13.08.2018 | Veranstaltungen

Digitalisierung in der chemischen Industrie

09.08.2018 | Veranstaltungen

Herausforderung China – Wissenschaftler aus der ganzen Welt diskutieren miteinander auf UW/H-Tagung

03.08.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Weltkleinster Transistor schaltet Strom mit einzelnem Atom in festem Elektrolyten

13.08.2018 | Energie und Elektrotechnik

Your Smartphone is Watching You: Gefährliche Sicherheitslücken in Tracker-Apps

13.08.2018 | Informationstechnologie

Was wir von Ameisen und Amöben über Koordination und Zusammenarbeit lernen können

13.08.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics