Führungssystem zur exakten Positionierung von Erntewerkzeugen
Ernteroboter für grünen Spargel
Der Spargel ist das Lieblingsgemüse der Deutschen und zählt zu den teuersten Feldfrüchten Europas. Denn Erntehelfer müssen in mühevoller Arbeit jede Stange einzeln stechen, 2015 insgesamt 112.100t. Ändern könnten das Ernteroboter mit Erntewerkzeugen, die auf Präzisionsschienen fahren.
Der Ernteroboter für grünen Spargel des Projekts Green Asparagus Harvesting Robotic System (Garotics) kann 24h auf dem Feld arbeiten. (Bild: Hepco Linearsysteme Hepcomotion)
Zwar gibt es zahlreiche Ansätze, doch keine Maschine konnte dem Menschen beim Ernten von Spargel bislang das Wasser reichen. Im Projekt Green Asparagus Harvesting Robotic System (Garotics) wurde dieser Ruf gehört und ein Ernteroboter für grünen Spargel entwickelt. Mit an Bord sind das Bremer Centrum für Mechatronik (BCM), der Verpackungsmaschinenhersteller Strauss und der britische Landwirtschaftsbetrieb C. Wright & Son.
Roboter erkennt erntereifen Spargel mit Kamerasystem
Basis des Ernteroboters ist ein Fahrgestell mit vier Rädern und Vorderradantrieb. Mittig zwischen den Vorderrädern ist ein Kamerasystem installiert, das die grünen Spargelstangen während der Vorbeifahrt filmt. Anders als weißer Spargel wachsen sie über der Erde. Eine Bildverarbeitungs-Software unterscheidet dann erntereife Stangen von solchen, die noch zum Wachsen in der Erde bleiben müssen. „Es würde keinen Sinn machen, eine Art Rasenmäher zu bauen, der alles abmäht, da die Stangen unterschiedlich schnell wachsen“, erklärt Sebastian Allers, Konstrukteur bei Strauss. „Eine der Herausforderungen war es daher, eine Bildverarbeitung zu implementieren, die verschiedene Wachstumsstadien differenziert.“
Zwei Werkzeugköpfe bewegen sich gleichzeitig auf zwei hintereinander positionierten Schienen unabhängig von einander. (Bild: Hepco Linearsysteme Hepcomotion)
Linearführungsschiene zur Positionierung des Erntewerkzeuges
Eine Software leitet die Koordinaten der reifen Exemplare dann an den Werkzeugkopf weiter, der unter einer gehärteten und präzisionsgeschliffenen Linearführungsschiene aus Edelstahl von Hepcomotion montiert ist – das britische Unternehmen hat sich seit 1969 auf die Entwicklung von Linearführungssystemen und Automatisierungskomponenten spezialisiert. Auf einem zahnriemenbetriebenen Laufwagen fährt der Werkzeugkopf über die volle Fahrzeugbreite von Seite zu Seite. Ähnlich wie die Patronen in einem Drucker. Den Antrieb übernimmt ein Wechselstromgetriebemotor mit Schneckengetriebe, der an der Seite der Linearführungsschiene sitzt. „Die Motoren des DLS-Systems erreichen eine Leistung von bis zu 1,1kW, die Getriebe eine Untersetzung von 5:1 bis 75:1“, erklärt Mark Völkers, Gebietsleiter Außendienst Norddeutschland bei Hepcomotion. „Das lässt Antriebskräfte bis 1.225N und Geschwindigkeiten von bis zu 2m/s zu, mit speziellen Motoren lassen sich sogar über 5m/s erreichen.“ Der Ernteroboter arbeitet mit zwei Werkzeugköpfen gleichzeitig, die sich auf zwei hintereinander positionierten Schienen unabhängig voneinander bewegen. Das soll einen höheren Durchsatz ermöglichen.
