Autonomes Raupenfahrzeug für den Einsatz im Wein- und Obstbau

Ein Fahrzeug das den Winzer oder Obstbauern bei sich regelmäßig wiederholenden Pflegearbeiten unterstützt? Das es ermöglicht die Man-Power optimal einzusetzen und den Fahrer aus gefährlichen Situationen herauszuhalten? Diese Art von autonomen Fahrzeugen ermöglicht die Robot Makers GmbH mit Hilfe der im Projekt „Field Robotics“ entwickelten Technologie. Im Rahmen der Intervitis, Interfructa, Hortitechnica, einer führenden Messe für Technik im Weinbau, Obstbau und anderen Sonderkulturen, präsentierte die Robot Makers GmbH zusammen mit NIKO Maschinenbau erstmals eine Weinbergraupe der Weltöffentlichkeit, die vollständig autonom einzelne Aufgaben erledigen kann.

Autonome Durchführung von Pflegearbeiten ohne RTK-GPS

Im Gegensatz zu anderen Systemen am Markt, wird bei der autonomen Weinbergraupe auf das hochgenaue RTK-GPS verzichtet und zum Großteil auf Daten der „Augen“ des Fahrzeugs, sogenannter Umfeldsensorik zurückgegriffen. Neben dem selbstständigen Abfahren der Reihen im Wein- und Obstbau sowie anderer Sonderkulturen mit Reihenpflanzungen, ist das Fahrzeug weiterhin in der Lage, am Reihenausgang autonom zu wenden und in die nächste Reihe einzufahren. Dadurch können komplette Plantagen ohne den Eingriff eines Operators bearbeitet werden.

Die vollständig hydraulisch angetriebene Raupe mit einem Gesamtgewicht von 950kg, erhält ihre Intelligenz durch Module aus der Entwicklungsplattform der Robot Makers GmbH. So werden neben der Robot Makers Softwareplattform auch einige Hardwarebausteine wie z.B. die Generic Control Box eingesetzt. Die Softwareplattform stellt dabei vorgefertigte und erprobte Softwarepakete mit bestimmten Grundfunktionalitäten wie Kollisionsvermeidung oder der Navigation an lokalen Strukturen bereit. Die Generic Control Box ermöglicht vor allem eine einfache Integration auf dem Fahrzeug des Partnerunternehmens.

Durch den Wegfall des hochgenauen RTK-GPS Signals, erreicht das System eine höhere Robustheit gegenüber Signalschwankungen durch Abschattungen (z.B. durch Bäume oder im Steilhang) sowie Wetterphänomenen. Außerdem kann der Versatz durch das Wegrutschen beim Wendemanöver ausgeglichen werden, der heutige Systeme, die auf genau vordefinierten Fahrbahnen basieren, oft zum Stillstand zwingt.

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Technische Daten des Fahrzeugs

Niko RoboFlail vario (Herstellerseite)

Breite 1250 mm
Länge 1900 mm
Höhe 1200 mm
Gewicht 950 kg
Zuladung unknown
Antriebsart hydrostatischer Einzelkettenantrieb
Motorisierung Yanmar Dieselmotor 28 kW (38 PS)

Eingesetzte Technologie der Robot Makers GmbH

Generic Control Box Ruggedized

Die Generic Control Box Ruggedized sorgt für eine unkomplizierte und schnelle Integration der Steuerungssoftware auf dem Zielfahrzeug. Aufgrund der wassergeschützten und schockresistenten Einhausung, erlaubt dieses Modell der Generic Control Box einen schnellen und unkomplizierten Aufbau des Prototypen. Die Generic Control Box verarbeitet dabei die Daten der komplexen Umfeldsensorik und der Lokalisierung mittels einer Inertialmesseinheit, errechnet dabei basierend auf der Kinematik des Fahrzeugs die Vorgabedaten für die Steuerung der beiden Einzelketten und gibt diese per CAN-Bus an die Motorsteuerung des Fahrzeugs weiter.

Robot Makers Softwareplattform

Der Großteil der benötigten Funktionalitäten für die Reihendurchfahrt, das Vorgewendemanagement, Kollisionsvermeidung, die Sensordatenverarbeitung sowie die Hardwareabstraktion gegenüber dem Fahrzeug wird mit bestehenden Softwarepaketen aus der Robot Makers Softwareplattform umgesetzt. Diese werden auf den vorliegenden Anwendungsfall sowie das Fahrzeug angepasst. Vom Kunden gewünschte Erweiterungen oder Spezialfunktionen können dann zusätzlich problemlos integriert werden. Zur ersten Machbarkeitsanalyse vor der Realisierung des Prototypen wurden die Softwarealgorithmen vorab in einer Simulation evaluiert und optimiert.

Weitere Hardwarebausteine

Für den unkomplizierten Aufbau des Prototypen wurden weitere Hardwarebausteine aus der Entwicklungsplattform der Robot Makers GmbH eingesetzt. Dazu zählen unter anderem Bausteine für eine vom Fahrzeug unabhängige Stromversorgung der Steuerung und Sensorik sowie zur Realisierung einer leistungsfähigen Funkverbindung.

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