Einsatz von Deltarobotern in der Landwirtschaft

Mobiler Unkrautvernichter

Das Agritech-Startup Small Robot Company (SRC) hat eine Roboterlösung zur chemikalienfreien Unkrautbekämpfung auf Getreidefeldern entwickelt. Das autonome Fahrzeug bringt über Deltaroboter sogenannte Zapper in Position, die das Unkraut mit Stromschlägen eliminieren. Auf einem Versuchsfeld hat sich der Roboter bei der Erkennung und Beseitigung von Unkräutern bereits gut geschlagen.
Der Roboter Dick ist als umweltfreundlicher Unkrautbekämpfungsroboter konzipiert worden.
Der Roboter Dick ist als umweltfreundlicher Unkrautbekämpfungsroboter konzipiert worden. Bild: Small Robot Company

Laut Hersteller handelt es sich um die erste autonome Einheit, die Unkräuter individuell und chemikalienfrei bekämpft. Eine schonende Technologie für die Landwirtschaft, in der der Flächeneinsatz von Herbiziden teuer und umweltschädlich ist. Zumal die Verschlechterung der Bodenqualität durch Herbizide und Verdichtung die Erträge deutlich mindert. Der Unkrautbekämpfungsroboter mit dem Namen Dick ist mit Delta-Robotern von Igus ausgestattet und kann mithilfe künstlicher Intelligenz (KI) und Videotechnik Unkrautpflanzen erkennen und eliminieren. Der Endeffektor, der sogenannte Zapper, stammt von Rootwave.

Lowcost-Automation in der Landwirtschaft

Die Lowcost-Deltas werden normalerweise im industriellen Bereich für Pick&Place-Vorgänge eingesetzt. Bei Dick können die drei Delta-Arme gleichzeitig arbeiten und Unkräuter vernichten. Die Igus-Lösung wurde unter anderen wegen der niedrigen Kosten aber auch wegen der robusten Ausführung gewählt. Die Deltas sind aus Drylin-Standardkomponenten gefertigt, was die Montage erleichtert und die Kosten senkt. Sie wurden gründlich im Außeneinsatz getestet und bewältigen auch feuchten Schlamm und Spritzwasser. Die Steuerungen sind mit Schrittmotoren verbunden, die den Deltaroboter direkt über den Unkrautpflanzen positionieren. Die Motoren besitzen Encoder, mit denen der Roboter seine Position ermitteln kann. Über Industriestandard-Protokolle sind diese leicht zu programmieren. Die Hauptsteuerung und KI des SRC-Roboters kommuniziert mit der Motorsteuerung und synchronisiert die Roboterposition mit dem Delta. So entsteht eine geschlossene Überwachungsschleife.

Neben Dick kommt der Überwachungsroboter Tom zum Einsatz, der mit KI den Acker auf Unkrautbesatz absucht und daraus dann eine Route für Dick berechnet. Mit dieser Methode demonstriert SRC ein Ende-zu-Ende-Servicemodell. Mehrere Roboter setzen die KI ein, scannen das Feld gemeinsam bis auf Einzelpflanzenebene und treffen dann die entsprechenden Maßnahmen. Weitere Anwendungsfelder, bei denen Tom und Dick etwa für punktuelle Sprüheinsätze, punktgenaue Düngung oder Schneckenbekämpfung eingesetzt werden, sind auch bereits in Planung.

Präzisions-Unkrautvernichter: Deltakinematik von Igus mit 
einem Zapper von Rootwave am Roboter Dick.
Präzisions-Unkrautvernichter: Deltakinematik von Igus mit einem Zapper von Rootwave am Roboter Dick. Bild: Small Robot Company

Schmiermittelfrei und umweltfreundlich

Mit seiner Kinematik eignet sich der Deltaroboter sehr gut für den Endeffektor, und durch den Riemenantrieb wird der Zapper immer parallel zum Boden gehalten. Dass die Igus-Komponenten schmiermittelfrei sind, ist hier von entscheidender Bedeutung. Geschmierte bewegliche Teile wie der Riemenantrieb und die Lager könnten auf einem schlammigen Acker mit Schmutz und Wasser verunreinigt und blockiert werden. Auch die Präzision spielt eine wichtige Rolle. „Dass wir jetzt einzelne Pflanzen anvisieren können, ist ein Meilenstein“, erklärt Andy Hall, Head of Prototyping bei SRC . „Mithilfe von KI können die Roboter die Unkräuter in der Aufnahme erkennen und den Roboterarm entsprechend exakt ausrichten.“ Matthew Aldridge, der Managing Director von Igus UK, ergänzt: „Mit dem geringen Gewicht und günstigen Preis hat unser Delta neue Chancen für solche Anwendungen erschlossen.“ entsprechend Igus plant im Rahmen der Zusammenarbeit mit SRC weitere industrielle Anwendungen, bei denen es auf präzise, schonende Aktionen ankommt.

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