Feldschwarm® ÖkoSystem
Projektpartner
Das regionale Bündnis für eine neue Ära der Landwirtschaft
Die Bündnispartner bringen in das Konsortium komplementäre Kompetenzen mit hohem Synergiepotential hinsichtlich technologischer Expertisen und Marktsegmenten ein, die von drei anerkannten Forschungseinrichtungen ergänzt und unterstützt werden.
Kompetenzen aufbauen & bündeln
Die Zusammenarbeit zwischen den verschiedenen Akteuren der Landwirtschaft, einschließlich Landwirten, Forschungseinrichtungen und Technologieanbietern, fördert einen interdisziplinären Ansatz, der essenziell für innovative Entwicklungen ist.
Adaption von Wissen aus anderen Bereichen
Dank des interdisziplinären Ansatzes, der Ingenieur-wissenschaften sowie der Ingenieurpsychologie, lassen sich Lösungsprinzipien für die Landwirtschaft erfolgreich anpassen und weiterentwickeln.
Innovationen maßgeblich beeinflussen
Feldrobotik stellt ein spannendes und zukunftsweisendes Thema dar, welches das Potential hat, ein Ökosystem für hochautomatisierte landwirtschaftliche Bodenbearbeitung zu generieren.
Nachhaltige & langfristige Kooperationen
Das Projekt bietet die Möglichkeit, Kontakte zu Industriepartnern aufzubauen und zu vertiefen, wodurch eine nachhaltige Vernetzung und langfristige Kooperationen ermöglicht werden. Wir nennen das: Assoziierte Partnerschaft, die jederzeit möglich ist.
Wie sich die Landwirtschaft verändern wird
Herausforderungen & Lösungsansätze
Die Zukunft der Landwirtschaft wird stark durch Automatisierung und Robotik geprägt sein, mit dem Ziel, Kosten zu senken und die Effizienz zu steigern. Während eine direkte Skalierung wie in der Industrie aufgrund begrenzter Ressourcen nicht möglich ist, wird eine intelligente Mechanisierung angestrebt. Dazu gehört die maschinelle Auswertung landwirtschaftlicher Daten, um Umweltbelastungen durch optimierte Bodenbearbeitung, Bewässerung und Düngung zu minimieren.
Die Einführung robotischer Lösungen wird zunächst in Bereichen mit hoher Wertschöpfung und handhabbarer Komplexität des Automatisierungsbedarfes erfolgen - zum Beispiel im Gartenbau, Obst- und Weinbau, Bodenbearbeitung, Aussaat und der Pflege. Ein intelligenter Maschineneinsatz steigert die Produktivität und sorgt für mehr Autonomie bei wiederkehrenden Aufgaben. Zudem ermöglichen sensorgestützte Bewertungen eine präzisere Anwendung von Düngemitteln und Pflanzenschutz, was die Effizienz und Qualität der Arbeitsprozesse verbessert.
Universität Leipzig IWI
"Autonomie wird dabei als Schlüsseltechnologie angesehen, um die Herausforderungen der modernen Landwirtschaft zu bewältigen."
Der verstärkte Einsatz von Robotern auf dem Feld soll nicht nur die Effizienz erhöhen, sondern auch dazu beitragen, das zukünftig auftretende Personalproblem in der Landwirtschaft zu adressieren. Dabei ist ein fundamentales Umdenken notwendig, insbesondere unter Berücksichtigung aktueller Umweltbedingungen. Es geht nicht mehr um generelle Lösungen, sondern um individuelle Ansätze, die Landwirte befähigen, ihre spezifischen Herausforderungen zu bewältigen.
Ein wichtiger Aspekt ist die frühzeitige Einbindung der Landwirte in den Prozess, um sie über Chancen und Risiken aufzuklären.
LEMKEN GmbH & Co. KG
"Robotik muss für Landwirte greifbar und hilfreich werden."
Projektarbeit im Detail
WER MACHT WAS?
Die Forschungsarbeit der Technischen Universität Dresden fokussiert sich darauf, die sensorische Erfassung und Automatisierung der Arbeitsabläufe in der Bodenbearbeitung zu verbessern. Dazu werden optische Systeme entwickelt, die den Zustand von Werkzeugen automatisch überwachen. Die Gestaltung des Human-Machine Interfaces (HMI) für das Management hochautomatisierter landwirtschaftlicher Prozesse, spielt eine Schlüsselrolle für die Zusammenarbeit von Mensch und Roboter und der Entwicklung intuitiver Schnittstellen. Zudem wird sichergestellt, dass die spezifischen Anforderungen der Produkte in Bezug auf passende Verbindungen und Kompatibilität im Rahmen des Gesamtsystems und der Verfahrenstechnik zusammenpassen. Außerdem wird ein Prozess definiert, der sich an einem Anforderungsprofil orientiert, sowie spezielle Verfahren für das FS-ÖkoSystem, die sich nach den Bedürfnissen der Anwender richten, um ein passendes Portfolio an Geräten und Prozessen zu schaffen.
LACOS entwickelt eine Rahmenapplikation, die als Mission-Planning-App dient. Diese Web-Anwendung hilft den Nutzern, die Stammdaten wie Kunden, Maschinen und Felder zu verwalten sowie Aufträge zu planen und zu disponieren. Zudem bietet die App aktuelle Statusberichte und Ergebnisse der Feldroboter.
Ein weiteres Teilprojekt ist die Entwicklung einer Steuerungssoftware, des sogenannten Autonomy-Software-Kits. Diese Software empfängt die Aufträge aus der Mission-Planning-App und wandelt sie in Steuerungsbefehle für die Roboter um.
LEMKEN widmet sich der Erkennung von Störungen und der Bewertung der Arbeitsqualität. Ein zentrales Ziel ist es, die Geräte so zu automatisieren, dass sie Störungen eigenständig erkennen und darauf reagieren können, ohne dass ein Bediener oder Aufsichtsperson eingreifen muss. Darüber hinaus ist es heute Aufgabe der Landwirte, ihre Maschinen entsprechend ihrer Bedürfnisse einzustellen und die Qualität der Arbeit im Auge zu behalten. In zukünftigen Generationen von Maschinen wird es daher besonders wichtig sein, die Intelligenz der Prozesse zu verbessern. Dies umfasst sowohl die Überwachung der Abläufe als auch die Bewertung der Arbeitsqualität der Geräte.
Das Fraunhofer IWU ist verantwortlich für die Selbstwahrnehmung des Bodenbearbeitungsgerätes sowie die Sensorierung der Bodenbearbeitungs-werkzeuge, um deren Belastungs- und Verschleißzustände zu erkennen. Neben einfachen Fragestellungen, wie ob das Schar noch vorhanden oder die Scheibe blockiert ist, wird auch versucht, komplexere Informationen zu gewinnen, beispielsweise über den Verschleiß- oder Abnutzungszustand der Werkzeuge. Mithilfe geeigneter Aktoren können die Werkzeuge gegebenenfalls nachgestellt werden bzw. wird dem System angezeigt, wann ein Wechsel erforderlich ist.
Thomas Damme
Geschäftsführer
Dr. Sebastian Röttgermann
Vorentwicklungsingenieur
Dr. Markus Werner
Forschungsmanager
LACOS GmbH
LACOS erwirbt mit diesem Projekt völlig neues Know-how für ein Zukunftsthema der Landwirtschaft und erschließt mit diesem Projekt einen neuen Kundenkreis.
LEMKEN GmbH & Co. KG
Ähnlich wie bei der Erfassung von Störgrößen wird in zukünftigen Maschinengenerationen ein maßgebliches Augenmerk auf der Prozessintelligenz und somit auch der Prozessüberwachung und Arbeitsqualitätsbeurteilung des Arbeitsgeräts liegen müssen.
Fraunhofer IWU
Das IWU und Team Prozessüberwachung fokussiert sich, im Gegensatz zum allgemeinen Trend, auf nicht-optische Sensorik. Visionär dabei ist, dass über die Bodenbearbeitungswerkzeuge Informationen über den Bodenzustand gewonnen werden können, die aus Sicht von on-board Kamera, Drohne und/oder Satellit nicht zugänglich sind.
Die Universität Leipzig entwickelt gemeinsam mit den Partnern aus dem Konsortium innovative Komponenten für autonome Systeme. Der Fokus liegt auf Sensorikplattformen für Landmaschinen, dem Aufbau von Umfeld- und Maschinendatensätzen für Forschung und Entwicklung im KI-Bereich, sowie Softwarelösungen für Objekterkennung und sichere Navigation. Zusätzlich arbeiten wir an der Entwicklung autonomer Drohnen und der Integration dieser in eine Landeplattform. Digitale Schnittstellen schaffen eine nahtlose Integration in das umfassende Feldschwarm® Ökosystem.
Prof. Dr. Bogdan Franczyk
Projektkoordinator der Wirtschaftswissenschaftliche Fakultät der Universität Leipzig
Die Eidam Agrarsystem entwickelt im Feldschwarm den Übergang traditioneller Landtechnik auf das für Feldroboter notwendige Niveau. Dabei spielt die Kollaborative Zusammenarbeit der Roboter mit dem Maschinenbediener die essenzielle Rolle. Im Projekt werden Arbeitsgeräte für Roboter entwickelt, die Hand in Hand mit Roboter und Landwirt arbeiten, die prozesssicher bei Störgrößen und Arbeitsergebnis sind, dadurch keine Ablenkung erzeugen und erst damit zur echten Hilfe und Erleichterung werden. Dazu gehört die praxistaugliche Steuerung des Anbaugerätes genauso wie Einflussnahme auf das Verhalten des Roboters. Grundlage hierfür sind in das Anbaugerät integrierte Sensoren. Die Auswerteeinheit macht das
Anbaugerät intelligent und sendet für den Roboter verständliche Befehle.
Die Besonderheit der Plattform ist die Offenheit, damit der Landwirt nicht einem Flickenteppich von Softwareplattformen gegenübersteht, sondern eine barrierefreie Plattform zur Steuerung und Planung seiner Einheiten erhält.
Hendryk Eidam
Geschäftsführer
Im Projekt entwickelt BITSz Elektronik und Software für die in die Werkzeuge integrierte Sensorik. Der Fokus liegt dabei auf miniaturisierten Komponenten höchster Leistungsfähigkeit. Eine möglichst gute Performance des Gesamtsystems im Sinne von Reaktionsgeschwindigkeit, Energieverbrauch und Datenaufkommen ist sicherzustellen. Die entwickelten Komponenten müssen dem Anspruch der Serienüberleitungsfähigkeit genügen. Das betrifft die Aspekte Robustheit, Integrierbarkeit, Servicefähgkeit und Kosteneffizienz.
IndiKar entwickelt einen Drohnen-Hub zum Transport, mit automatischem Start und Landung und mit Bereitstellung der Ladeinfrastruktur für die Drohnen zum Einsatz in der Landwirtschaft. Die Entwicklung einer Aufbaubox für Sensorik für das Autonomie Steuerungssystem soll eine Nachrüstung eines TIM-fähigen Traktors ermöglichen und so den Einstieg in eine autonome Feldbearbeitung und den Einsatz die Zusammenstellung mehrere Maschinen zu einem Feldschwarm erleichtern. Dabei wird eine Adaptierung für unterschiedliche Maschinen vorgesehen, um viele
Anwendungsmöglichkeiten abzudecken.
Hydrive entwickelt im Feldschwarm einen universellen Remote-Bedienstand für Feldroboter unterschiedlicher
Hersteller. Dabei steht die Einhaltung aktueller Normen zur funktionalen Sicherheit in Steuerungen im Vordergrund.
Zudem wird an einer virtuellen Testumgebung für den Test von Maschinensteuerungen für Feldroboter unterschiedlicher Hersteller und unterschiedlicher Umfelderkennungssystemen gearbeitet. Mit dieser virtuellen Testumgebung können Maschinensteuerungen deutlich schneller entwickelt und validiert werden.
Dr. Sven Schmidt
Leiter Entwicklung
Gunnar Schulz
Head Of Development
Dr. Thomas Neubert
Geschäftsführer
"Feldroboter leiten aktuell die nächste Stufe der Produktivitätssteigerung in der Landwirtschaft ein. Zusammen mit den Partnern von Feldschwarm® Ökosystem möchten wir einen wesentlichen Beitrag dafür leisten, dass Landwirte dieses Potenzial tatsächlich ausschöpfen können."
Dr. Marcel Marktgraf
Fraunhofer IVI
Das Fraunhofer IVI fokussiert sich im Projekt Feldschwarm® Ökosystem auf die Themenbereiche Orchestrierung und Sicherheit von Roboterschwärmen. Die hier entwickelten und weiterentwickelten Technologien erlauben es den Maschinenherstellern, offene Schnittstellen für die Verteilung von
Arbeitsaufgaben an einzelne Landwirtschaftsroboter zur Verfügung zu stellen. Die betriebliche Sicherheit und Umsetzbarkeit im Mehrmaschinenbetrieb wird dabei bereits bei der Arbeitsplanung berücksichtigt wird. Mit diesen Basistechnologien wird Landwirten ein möglichst einfacher und sicherer Zugang zum Einsatz von autonomen Maschinen ermöglicht.
Gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung
