gesponsertSchlüsseltechnologien für Smart Farming Mit dem Roboter aufs Feld

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FAULHABER Antriebssysteme

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.“

 Eine typische Anwendung ist das gezielte Ausbringen von Dünger: Das Düngergranulat gelangt im Optimalfall zielgenau dosiert auf das Feld. Hinter der individuellen Zuführung steckt eine ausgeklügelte Technik: Das Düngemittel wird durch mehrere Trichter zu sechs Dosierwellen mit je fünf Segmenten geführt. Die Steuerung kommuniziert über CAN-Bus mit den Dosierwellen. Deren Nockenräder unterteilen dann das Granulat in kleine Portionen. Danach wird das Granulat per Gebläse mit einem Luftstrom beschleunigt und zum Auslass befördert. Treibende Kraft der einzelnen Nockenrad-Segmente sind bürstenlose Flachmotoren der Reihe 4221…BXT. Bei nur 42 mm Durchmesser liefern sie dank innovativer Wickeltechnik und optimierter Auslegung ein Drehmoment von 134 mNm. Sie wurden außerdem mit einem applikationsspezifischen Getriebe ausgestattet. Die Drehzahl des Motors regelt dann die Menge des ausgebrachten Düngers.