Mit dem Roboter aufs Feld

Schlüsseltechnologien für Smart Farming

Wie und vor allem wer kann die Nahrungsproduktion auch in Zukunft effizient umsetzen? Um diese Herausforderungen meistern zu können, braucht der Mensch Unterstützung. Smarte Technologien haben das Potential, die Effizienz in der Landwirtschaft erheblich zu steigern.

Die Prognosen sagen voraus, dass die Menschheit in diesem Jahrhundert auf neun bis zehn Milliarden Köpfe anwachsen wird. Somit stellt sich die Frage, wie Nahrungsmittel in ausreichender Menge produziert werden können, ohne dass dabei wertvolle natürliche Ressourcen wie sauberes Grundwasser und fruchtbarer Boden gefährdet werden. Und wie wird sichergestellt, dass in Zeiten akuten Personalmangels genügend Arbeitskraft für aufwendige Arbeitsschritte bei Ernte und Erhalt zur Verfügung steht?

Neben schwerfälligen Maschinen, die hektargroße Land- und Ackerflächen bewirtschaften, ist die Landwirtschaft auf aufwendige Handarbeit angewiesen. Die starke körperliche Belastung dieser Tätigkeiten sowie der wachsende Personalmangel stellen allerdings enorme Herausforderungen dar. Mit den technologischen Entwicklungen von heute ist die Landwirtschaft immer mehr digitalisiert sowie automatisiert und eröffnet neue, nachhaltige Möglichkeiten. Ob Früchte, die von maschinellen Greifern vorsichtig gepflückt werden oder Dünger und Pflanzenschutzmittel, die gezielt und dosiert ausgebracht werden – moderne Lösungen wie autonome Agrarroboter oder intelligente Anbaugeräte machen die Landwirtschaft smart und zukunftssicher.

Der Roboter hilft, wo er kann

Der Anspruch von Smart Farming ist sowohl zukunftssicheres als auch bedarfsgerechtes (Be)Wirtschaften zu ermöglichen. Ziel ist es, moderne Technologien zu nutzen, um zugleich die Effizienz der Landwirtschaft zu steigern, schonender mit allen Ressourcen umzugehen, Menschen von monotoner Arbeit zu entlasten und höhere Erträge zu produzieren. Mit rechnergestützten und vernetzten Abläufen plus maschinellem Lernen und maßgeschneiderten Roboterfunktionen kann statt der Fläche die einzelne Pflanze in den Fokus gestellt werden. So können Maßnahmen direkter ausgerichtet sowie sparsamer und effizienter eingesetzt werden. Mithilfe eines mobilen Roboters mit Greifarm können beispielsweise Früchte zuverlässig zum optimalen Reifegrad, bestimmt durch kameragestützte Sensoren, geerntet werden. Ebenso effizient arbeiten autonome Feldroboter, die aufgrund ihres geringen Gewichts den Ackerboden schonen oder intelligente Anbausysteme, die Saatgut oder Dünger genau dort ausbringen können, wo diese benötigt werden.

Hightech für die Automatisierung

Und auf welche Technik sind Agrarroboter angewiesen? Aufgrund der Kompaktheit und des wesentlich geringeren Gewichts im Vergleich zu traditionellen Großgeräten, müssen die eingesetzten Antriebssysteme möglichst kompakt sein. Gleichzeitig müssen die Antriebe auch während großer Temperaturschwankungen und unter härtesten Bedingungen zuverlässig und dauerhaft funktionieren sowie für Säscheiben, Klappen, Greifern, Roboterarmen oder Scheren genug Kraft liefern, um die jeweilige Aufgabe in zahllosen Zyklen zuverlässig zu erledigen. Zugleich sollen sie hocheffizient arbeiten, denn die autonomen Einheiten beziehen ihre Energie meist aus Akkus mit begrenztem Stromvorrat. Außerdem muss die Antriebselektronik in vernetzte Strukturen eingebunden werden können und eine intelligente Steuerung möglich machen.

Robuste Lösungen aus einer Hand

„Das sind typische Anforderungen an Antriebssysteme der Spitzenklasse; die passenden Antworten gehören bei FAULHABER zum Standard“, sagt Kevin Moser. „Darüber hinaus müssen die Antriebe in der landwirtschaftlichen Umgebung aber auch in höchstem Maße robust sein, damit sie selbst unter härtesten Bedingungen zuverlässig und dauerhaft funktionieren. Große Temperaturschwankungen und starke mechanische Belastungen sind in Landwirtschaft und Gartenbau gang und gäbe.“

Diese Anforderungen erfüllen die wartungsfreien bürstenlosen und besonders kompakten DC-Flachmotoren der Serie BXT sowie die äußerst robusten und kosteneffizienten Kupfergraphitmotoren der CXR-Linie. Für die hohe Kraftübertragung unter rauen Bedingungen sind die Getriebe der neuen Serie GPT besonders gut geeignet. Bei höchster Effizienz sind sie ebenfalls extrem robust und damit ideal für landwirtschaftliche Anwendungen. Optionale Inkremental-Encoder ermöglichen eine hochgenaue Positionierung. Für die Vernetzung der Antriebssysteme stehen verschiedene Steuerungen, beispielsweise mit CANopen-Schnittstelle zur Verfügung. „Antriebe von FAULHABER werden bereits im Smart Farming eingesetzt“, berichtet Kevin Moser. „Für anspruchsvolle Anwendungen in diesem Bereich werden sie künftig eine wichtige Rolle spielen.“