Autonomes Leichtgewicht für die Feldarbeit

hsk-news: Digitale Technologien: Neues Master-Angebot qualifiziert für „Smart Farming“ und „Digital Agribusiness“ – erste Projektergebnisse vorgestellt

FH-SWF/Soest: Landwirtschaft ist echt und zum Anfassen. Hier geht es um lebende Tiere, um gedeihende Pflanzen und natürlich um Landwirt*innen, die mit der Erzeugung landwirtschaftlicher Produkte die Ernährung weltweit sichern. Wie ist das mit Digitalisierung vereinbar? Kann eine Maschine den Acker besser pflegen und bearbeiten als der Mensch? Es geht nicht um Verdrängung, sondern um smarte Ergänzung. Wie diese aussehen kann, stellten Studierende der Fachhochschule Südwestfalen im Rahmen des „Projekttages Digitale Technologien“ vor.

 

Um landwirtschaftliche Flächen wirtschaftlich nutzen zu können, wird der Einsatz immer größerer Landmaschinen erforderlich, mit negativen Folgen für die Bodenqualität. Ein studentisches Projektteam stellte sich also der Aufgabe, einen „leichten“ Agrar-Roboter für die Arbeit auf dem Feld zu entwickeln, der aufgrund des geringen Eigengewichts nur eine minimale Bodenverdichtung verursacht und autonom fahrend dauerhaft in Betrieb sein kann. Herausgekommen ist der „ARobS Feldmeister 100“, 6 bis 8 km/h schnell und mit einer vollelektrischen Antriebsleistung von 30 kW. Der Clou ist das Antriebskonzept. Alle vier Räder können unabhängig voneinander von je einem 7,5 kW-starken Elektromotor mit integrierter Bremse angetrieben und einzeln gesteuert werden. Jedes Rad verfügt über einen 180°-Lenkwinkel nach links und rechts, was eine maximale Wendigkeit auf der Stelle ermöglicht. Die Zugleistung ist groß genug, um handelsübliche Arbeitsmaschinen beispielsweise zur Unkrautregulierung oder zur Aussaat anzuhängen und zu betreiben. Eine Herausforderung für die Studierenden war, das erforderliche Sicherheitskonzept für den Einsatz des Roboters umzusetzen. So muss das Gerät unverzüglich stoppen können, wenn ein Mensch in die Quere kommt oder Hindernisse drohen, das Gerät zu beschädigen. Die Lösung bringt ein redundantes Sensorsystem für den Outdoor-Bereich, das in der Lage ist, den Bereich um den Roboter herum mehrfach und auf verschiedene Weise gleichzeitig zu erfassen. Vor dem Arbeitseinsatz wird eine Fahrspur am PC geplant und auf den Rechner des Roboters geladen. Unterstützt durch GPS-Daten sowie das RTK-Korrektursignal eines kommerziellen Anbieters, hält der autonome Roboter die Spur mit einer Genauigkeit von bis zu 2,5 cm. Bedient, justiert und überwacht wird der Agrar-Roboter über ein Tablet, manuell vor Ort oder per Fernüberwachung von zuhause aus. Das Projektteam hat einen Materialpreis von 125.700 Euro netto berechnet.

 

Bislang gibt es den Prototypen des „ARobS Feldmeister 100“ nur in digitaler Form. Das Projekt zeigt aber anschaulich, welche Kompetenzen Studierende im Masterstudiengang Digitale Technologien erwerben. Für Absolvent*innen eines AgrarBachelors oder verwandter Studiengänge ist der Studiengang ein bundesweit einzigartiges Angebot: Mit der Vertiefung „Smart Farming“ und einem breiten Spektrum an Grundlagen und Anwendungen zu „Digitalen Technologien“ ist dieses besonders für diejenigen gedacht, die agrarwissenschaftliches Fachwissen mit digitalen Kompetenzen verbinden wollen. Der Einsatz digitaler Technologien wird künftig maßgeblich über den Erfolg in Agrar- und Ernährungswirtschaft entscheiden. Im Fokus steht neben Anwendung insbesondere „Schnittstellenkompetenz“ – die Fähigkeit, in interdisziplinären Entwicklungsteams gemeinsam mit Informatik-, Konstruktions- und Design-Expert*innen sowie Ökonom*innen an fachspezifischen Anwendungen und komplexen Lösungen zu arbeiten. Absolvent*innen sollen aufgrund ihres technischen Hintergrunds in die Lage versetzt werden, gemeinsam mit IT-Expert*innen Digitalisierungstechnologien adäquat einzusetzen sowie ihre Möglichkeiten und Grenzen zu verstehen.

 

Einen besonders hohen Stellenwert nimmt der interdisziplinäre Ansatz ein. So bereiten sich Studierende schon im Studium im Rahmen von Projekten auf die spätere Zusammenarbeit in „fachlich gemischten“ Entwicklungsteams im Job vor. Die erste Präsentationsrunde lieferte beeindruckende Ergebnisse, darunter Projekte mit Agrarbezug wie der beschriebene Agrar-Roboter, ein „LoRaWan-basiertes Sensornetzwerk für Bodenfeuchtesensoren“ und die „Optimierung der Usability einer Management-App für Hühnerställe“. Nähere Informationen zum Masterstudiengang Digitale Technologien finden Interessierte im Netz unter www.fh-swf.de/cms/master-digitale-technologien. Die Bewerbungsfrist für das kommende Sommersemester läuft noch bis Ende Februar.

 

Bild: Maximilian Langer, Eric Steimann, Lennart Gödeke, Philipp Bräutigam, Christian Schmitte, Michael Janik und Matthias Mietner stellten ihren Entwurf für den Agrar-Roboter vor. Betreut wurde das Projekt von Prof. Dr. Jens Bechthold und Prof. Dr. Bodo Mistele.

 

Fotocredits: Projektteam

Quelle: Fachhochschule Südwestfalen

 

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