Ansätze und Trends. zur Roboterisierung in der Landwirtschaft

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1 Dies ist eine Überschrift, zentral ROBOT TO BUSINESS - Mobile Anwendungen zur Optimierung von Geschäftsprozessen Symposium Juni Johann Heinrich von Thünen-Institut - Braunschweig Ansätze und Trends zur Roboterisierung in der Landwirtschaft Arno Ruckelshausen Fachhochschule Osnabrück COALA Competence in Applied Agricultural Engineering Quelle: Semiconductor Devices: Basic Principles, J.Singh, John Wily & Sons, 2001 Arno Ruckelshausen / Ansätze und Trends zur Roboterisierung in der Landwirtschaft / R2B Technik 2010 Arno Ruckelshausen / Ansätze und Trends zur Roboterisierung in der Landwirtschaft / R2B

2 Übersicht 1. Innovationstreiber Agrartechnologie 2. Automatisierung und Robotik in der Landwirtschaft 3. Mobile Feldroboter in der Landwirtschaft 4. Fazit und Ausblick Arno Ruckelshausen / Ansätze und Trends zur Roboterisierung in der Landwirtschaft / R2B Übersicht 1. Innovationstreiber Agrartechnologie Arno Ruckelshausen / Ansätze und Trends zur Roboterisierung in der Landwirtschaft / R2B

3 Landwirtschaft 2010 Hohe globale Relevanz Ernährung Energie Landschaftspflege Herausforderungen Steigerung der Produktion Schonung der Umwelt Verteilung von Lebensmitteln und Energie High-Tech unterstützt maßgeblich Lösungsansätze Arno Ruckelshausen / Ansätze und Trends zur Roboterisierung in der Landwirtschaft / R2B Elektronik/Informatik: Schlüsselkompetenzen der Landtechnik Source: Innovations Agritechnica (DLG and companies) Arno Ruckelshausen / Ansätze und Trends zur Roboterisierung in der Landwirtschaft / R2B

4 Elektronik/Informatik: Schlüsselkompetenzen der Landtechnik Bedienkonzepte Sources: Claas/CEMOS, CCI e.v./ ISOBUS Usability Concept Arno Ruckelshausen / Ansätze und Trends zur Roboterisierung in der Landwirtschaft / R2B Übersicht 2. Automatisierung und Robotik in der Landwirtschaft Arno Ruckelshausen / Ansätze und Trends zur Roboterisierung in der Landwirtschaft / R2B

5 Beispiele zur Roboterisierung in der Landwirtschaft (Produkte) Melkkarussell ll Melkroboter Weidezaun-Roboter Sources: Gunnar Richter, Lely, WestfaliaSurge Arno Ruckelshausen / Ansätze und Trends zur Roboterisierung in der Landwirtschaft / R2B Beispiele zur Roboterisierung in der Landwirtschaft (Forschung) Ernteroboter (Gewächshaus) Quellen: National Agriculture and Food Research Organization (NARO) and Bio-oriented Technology and Research Advancement Institution (BRAIN), Japan URL University of Wageningen / The Netherlands Arno Ruckelshausen / Ansätze und Trends zur Roboterisierung in der Landwirtschaft / R2B

6 Prozess und Leittechnik Prozess Leittechnik Arno Ruckelshausen / Ansätze und Trends zur Roboterisierung in der Landwirtschaft / R2B Prozess und Leittechnik Beispielprozess: Automobilproduktion Quellen: Hetec ( Deutschlandradio ( Arno Ruckelshausen / Ansätze und Trends zur Roboterisierung in der Landwirtschaft / R2B

7 Prozess und Leittechnik Beispielprozess: Landwirtschaft/Ernte Quellen: Hetec ( Claas ( Arno Ruckelshausen / Ansätze und Trends zur Roboterisierung in der Landwirtschaft / R2B Prozess und Leittechnik Bemannte Fahrzeugsysteme Quellen: Hetec ( Claas ( MS Office Arno Ruckelshausen / Ansätze und Trends zur Roboterisierung in der Landwirtschaft / R2B

8 Prozess und Leittechnik Teilautonome Fahrzeugsysteme Quellen: Hetec ( MS Office, top agrar 2/2010 Arno Ruckelshausen / Ansätze und Trends zur Roboterisierung in der Landwirtschaft / R2B Prozess und Leittechnik Autonome Fahrzeugsysteme (Indoor-Roboter-Parcours FH Osnabrück) Quellen: Hetec ( MS Office Arno Ruckelshausen / Ansätze und Trends zur Roboterisierung in der Landwirtschaft / R2B

9 Technologie trifft Natur Arno Ruckelshausen / Ansätze und Trends zur Roboterisierung in der Landwirtschaft / R2B Landtechnik als interdisziplinäre Disziplin Problemstellungen: Automatisierte Erfassung und Weiterverarbeitung von Daten Umsetzung der Informationen in Handlungsanweisungen Interdisziplinäre iplinäre Zusammenarbeit Elektronik Informatik Landtechnik Agrarwissenschaften Maschinenbau Arno Ruckelshausen / Ansätze und Trends zur Roboterisierung in der Landwirtschaft / R2B

10 Technologiebeispiel: Sensor-basierte Fahrerassistenz Ultraschallsensoren, mechanische Taster Imaging Laser Scanning Sources: Reichhardt GmbH, Claas Agrosystems, New Holland Arno Ruckelshausen / Ansätze und Trends zur Roboterisierung in der Landwirtschaft / R2B Das Technologie-Beispiel: GPS Source: John Deere, Bruchsal Arno Ruckelshausen / Ansätze und Trends zur Roboterisierung in der Landwirtschaft / R2B

11 Technologie-Beispiel: ISOBUS (Standardisierung) ISO Serial control and communications data network (international standard) Sensor PC Aktor Sensor Aktor Sensor Quellen: Arno Ruckelshausen / Ansätze und Trends zur Roboterisierung in der Landwirtschaft / R2B Technologie-Beispiel: ISOBUS (Standardisierung) Arno Ruckelshausen / Ansätze und Trends zur Roboterisierung in der Landwirtschaft / R2B

12 Technologie-Beispiele: Mechatronische Systeme (Forschung) Sensorgesteuerte Querhacke International Field Robot Event Simulationstechnik Arno Ruckelshausen / Ansätze und Trends zur Roboterisierung in der Landwirtschaft / R2B Technologie-Beispiel: Sensorsysteme (3D-ToF-Kameras) Arno Ruckelshausen / Ansätze und Trends zur Roboterisierung in der Landwirtschaft / R2B

13 Technologie-Beispiel: Einzelpflanzenbehandlung Feld Teilfläche Einzelpflanze Arno Ruckelshausen / Ansätze und Trends zur Roboterisierung in der Landwirtschaft / R2B Technologie-Beispiel: Einzelpflanzenbehandlung 4 Messreihen derselben Maisreihe Vertikale Abweichung: Fahrspuren des Sensormoduls Identifikation einer individuellen Pflanze Reidentification einer individuellen Pflanze Arno Ruckelshausen / Ansätze und Trends zur Roboterisierung in der Landwirtschaft / R2B

14 Hey Joe, du siehst heute besser aus als letzte Woche. Außerdem bist du 2 cm gewachsen. Bis nächste Woche! Joe Joe Arno Ruckelshausen / Ansätze und Trends zur Roboterisierung in der Landwirtschaft / R2B Übersicht 3. Mobile Feldroboter in der Landwirtschaft Arno Ruckelshausen / Ansätze und Trends zur Roboterisierung in der Landwirtschaft / R2B

15 Autonome Feldroboter: Übersicht Optionen/Vorteile: Bodenverdichtung Einsatzplanung (Zeiten, Flächen) Flexible Prozessfolge Flächenleistung ökologischer Produkte Allgemein: Vorreiterrolle in der Service-Robotik Herausforderungen: Verfügbarkeit robuster Systeme (incl. Sicherheitstechnik) Weiterentwicklung und Integration von Schlüsseltechnologien Anpassung des landwirtschaftlichen Prozesses Nachhaltigkeitsorientierte Wirtschaftlichkeitsmodelle Technikakzeptanz Rahmenbedingungen (Gesetze, Versicherungen) Arno Ruckelshausen / Ansätze und Trends zur Roboterisierung in der Landwirtschaft / R2B Arno Ruckelshausen / Ansätze und Trends zur Roboterisierung in der Landwirtschaft / R2B

16 Konzepte autonomer Feldroboter Studenten- Wettbewerbe Autonome Roboterplattformen Autonomisierung vorhandener Fahrzeuge Arno Ruckelshausen / Ansätze und Trends zur Roboterisierung in der Landwirtschaft / R2B Autonome Feldroboter: Aufgaben und Technologien Aufgaben Navigation Kommunikation Applikation Sicherheitstechnik Sensorik Mensch-Maschine-Interface Systemtechnik Simulationstechnik Fahrzeugtechnik Technologien Arno Ruckelshausen / Ansätze und Trends zur Roboterisierung in der Landwirtschaft / R2B

17 Beispiele autonomer Roboterplattformen (Forschung) Arno Ruckelshausen / Ansätze und Trends zur Roboterisierung in der Landwirtschaft / R2B Autonomer Feldroboter: Beispiel BoniRob (Forschung) Flexibles Volumen für das Sensormodul Arno Ruckelshausen / Ansätze und Trends zur Roboterisierung in der Landwirtschaft / R2B

18 Autonomer Feldroboter: Beispiel BoniRob (Forschung) Simulationen mit GAZEBO/Player und Microsoft Robotics Studio Physik Sensoren Umgebung Navigation GPS (OpenJump) Arno Ruckelshausen / Ansätze und Trends zur Roboterisierung in der Landwirtschaft / R2B Autonomer Feldroboter: Beispiel BoniRob (Forschung) System-Architektur Arno Ruckelshausen / Ansätze und Trends zur Roboterisierung in der Landwirtschaft / R2B

19 Autonomer Feldroboter: Beispiel BoniRob (Forschung) Arno Ruckelshausen / Ansätze und Trends zur Roboterisierung in der Landwirtschaft / R2B Übersicht 4. Fazit und Ausblick Arno Ruckelshausen / Ansätze und Trends zur Roboterisierung in der Landwirtschaft / R2B

20 Fazit und Ausblick 1. Elektronik/Informatik sind Kernkompetenzen der Landtechnik. 2. Autonome Feldroboter stellen die nächste Stufe der Automatisierungstechnik in der Landwirtschaft dar. 3. Eine Vielzahl von Optionen zur Kombination autonomer, teilautonomer und bemannter Systeme von vernetzten Maschinen und deren Leittechnik ist wahrscheinlich. 4. Erste Prototypen für spezifische Applikationen sind in den nächsten 5 Jahren zu erwarten. 5. Die Weiterentwicklung von Technologien, die Verfügbarkeit von Daten sowie wissensbasierte Handlungsanweisungen und Bedienkonzepte unterstützen den Prozess. 6. Die Forschung und Entwicklung erfordert interdisziplinäre i Kooperationen und dintensive i Forschungstätigkeiten mit Praxisbezug. 7. Die landwirtschaftlichen Prozesse sollten im Hinblick auf die Applikation autonomer Systeme evaluiert werden. Arno Ruckelshausen / Ansätze und Trends zur Roboterisierung in der Landwirtschaft / R2B Arno Ruckelshausen / Ansätze und Trends zur Roboterisierung in der Landwirtschaft / R2B