Dresdner Forscher tüfteln an Hightech für die Landwirtschaft
Seit ihrer Gründung arbeitet die Professur für Agrarsystemtechnik der TU Dresden daran, Maschinen und Verfahren zu entwickeln und zu verbessern, die zur Versorgung der ständig wachsenden Weltbevölkerung mit Nahrung und Energie dienen und dabei nachhaltig sind. Bis zum Ende des Jahrhunderts könnten laut Prognosen 11,2 Milliarden Menschen die Welt bevölkern. Wie kann es gelingen, sie alle zu ernähren, ohne dabei die Böden und die Natur zu zerstören und damit für die Zukunft die Ernährung der Menschheit unmöglich zu machen? Heute zeigten die Forscher, woran sie zu diesem Thema arbeiten - z. B. an einem Roboter für die Obstbaumpflege.
ELWOBOT: Autonomes Robotersystem für den Einsatz in Obstplantagen
In jeder Obstplantage fallen regelmäßige, arbeits- und zeitintensive Pflegeaufgaben an. Dazu gehören der Laubschnitt, die Schädlingsbekämpfung, die Bodenbearbeitung oder das Mulchen. Aufgaben, die essentiell sind um eine ertragreiche Ernte einzufahren. Hanglage und schmale Wege machen den Einsatz von Maschinen in Obstplantagen oft schwierig. So muss heutzutage immer noch vieles per Hand erledigt werden. Ziel des Projektes ELWOBOT ist die Entwicklung eines Plantagenroboters, der autonom durch Obst- und Weinplantagen fahren kann. Regelmäßig wiederkehrende, monotone Aufgaben könnten dann von ihm übernommen werden und den Menschen entlasten.
Die Professur für Agrarsystemtechnik hat in Zusammenarbeit mit dem regionalen Industriepartner Raussendorf Maschinen- und Gerätebau GmbH, der Hochschule Osnabrück und der Hochschule Geisenheim ein solches selbstfahrendes Fahrzeug entwickelt. Es soll zunächst in der Lage sein, selbstständig in der Plantage und zwischen den Baumreihen zu navigieren, dabei die Blätter zu besprühen und innerhalb der Fahrgasse zu mulchen. Das Fahrzeug ist für eine Nutzlast von 1500 kg ausgelegt. Das Fahrwerk basiert auf einem modular aufgebauten elektrischen System mit vier elektrischen Einzelradantrieben und einer Einzelradlenkung. Dadurch ist es sehr gut manövrierfähig und kann verschiedene Lenkmöglichkeiten wie Doppelachs- und Einachslenkung, Seitwärtsbewegungen und das Drehen auf der Stelle realisieren. Über GPRS und entsprechend am Roboter verbaute Sensorpakete soll er sich in der Plantage mit einer Arbeitsgeschwindigkeit von bis zu 8 km/h bewegen können. Das Fahrzeug besetzt mit einfachen und robusten Komponenten eine Nische, die aufgrund ihrer sehr strukturierten Arbeitsumgebung für eine Automatisierung prädestiniert ist.
Mobiler Versuchsstand für Mähdrescher
Um Funktionskomponenten am Mähdrescher (z.B. Dreschwerk, Reinigung, Häcksler) zu entwickeln, kommen an der Professur für Agrarsystemtechnik stationäre Versuchsstände zum Einsatz, die eine einfache Konfiguration der Testobjekte und eine Ausdehnung der Versuchszeit weit über die eigentliche Erntezeit hinaus ermöglichen. Der Mähdrescherversuchsstand zeigt beispielhaft den Trennprozess von Korn und Spreu an einem Mähdrescher. Im Forschungszusammenhang zeigt dieser Versuchsstand, welche Methoden bei der funktionalen Weiterentwicklung von Mähdreschern eingesetzt werden.
Bodenverfestigung vermeiden
Der Boden eines Feldes ist nicht nur Pflanzenstandort, sondern auch Fahrbahn. Für das Pflanzenwachstum sind optimale Bodendichten erforderlich. Befährt man das Feld mit schweren landwirtschaftlichen Maschinen, wird der Boden oft so stark verdichtet, dass vor der Bearbeitung eine Wiederauflockerung erforderlich wird. Die Einwirkung auf den Boden wird von den vielfältigsten Einflussfaktoren der Fahrwerkselemente und Bodenbearbeitungswerkzeuge bestimmt. Auf Grund des komplexen Zusammenspiels von verschiedenen Faktoren und Parametern sind Untersuchungen unter Feldbedingungen sehr langwierig, aufwändig und auf enge Zeitfenster im Jahr begrenzt.
Für die Untersuchung von Elementen von Bodenbearbeitungswerkzeugen und Fahrwerken verwenden die Wissenschaftler der Professur für Agrarsystemtechnik eine künstlich angelegte Bodenrinne, in der unter konstanten Laborbedingungen grundlegende Untersuchung und Weiterentwicklung der Funktionsweise von Bodenbearbeitungswerkzeugen durchgeführt werden können. So werden an Einzelwerkzeugen Kräfte und Drehmomente gemessen. Mittels Video- und Highspeed-Aufnahmen können Arbeitsweise, Bodenbewegung und voraussichtlicher Werkzeugverschleiß analysiert werden.
Effizient(er)es Mulchen
Beim Mulchen in der Landwirtschaft werden Gründüngungspflanzen und Erntereste vor der Einarbeitung in den Boden zerkleinert. Dieses Aufbereiten von Ernteresten mit (angetriebenen) Mulchersystemen hat in den letzten Jahren erheblich an Aufmerksamkeit gewonnen. In einem Versuchsstand werden grundsätzliche Zusammenhänge und Einflussfaktoren auf die Arbeitsqualität und den Leistungsbedarf beim Mulchen von Ernteresten dargestellt. Mit einem Drehzahl- sowie Werkzeug- und gehäusevariablen Versuchsmulcher wurden unter Laborbedingungen Einflussparameter identifiziert.