Feldschwarm® ÖkoSystem - Technologieplattform für adaptive autonome Landmaschinen mit Schwarmfähigkeit

Kurzbeschreibung Gesamtprojekt

Der dauerhaft anhaltende Bedarf zur Steigerung der Produktivität in der Landwirtschaft bei gleichzeitiger Notwendigkeit Pflanzenschutzmittel, Bodenbelastungen, Energiebedarf und CO₂ -Emissionen zu reduzieren, hat durch den in den letzten Jahren dramatisch zunehmenden Arbeitskräftemangel im ländlichen Raum zu einer dynamischen Entwicklung neuartiger hochautomatisierter Maschinenkonzepte wie dem Feldschwarm^® und anderen Agrarrobotern geführt.

Ein Feldroboter arbeitet auf einem bewachsenen Acker und führt eine Bodenbearbeitung durch. Im Vordergrund steht eine Person mit Tablet, die offenbar den Prozess überwacht bzw. steuert. Über ihr schwebt eine Drohne, die Daten aus der Luft erfasst. Die Sze

Um zukünftig die Felder mit mehreren unterschiedlichen Landmaschinen und modernen Agrarrobotern gleichzeitig, teilautonom und sicher im Arbeitsverbund bewirtschaften zu können, bedarf es innovativer, herstellerübergreifender Steuerungssysteme. Im Rahmen des Verbundes Feldschwarm^® ÖkoSystem erarbeiten die Projektbeteiligten eine umfassende Hardware und IT-Architektur für das Systemmanagement. Darüber hinaus erforschen sie neue Technologien und Verfahren der künstlichen Intelligenz, Fern- und Prozessüberwachung sowie Cyber-Security für einen störungsfreien sicheren Betrieb. Die neuen Steuerungssysteme werden sowohl in handelsübliche Landmaschinen als auch in moderne Feldschwarm^®-Agrarroboter integriert und im gemeinsamen Betrieb auf Wirksamkeit und Wirtschaftlichkeit getestet. Alle Fahrzeuge können mit der Fähigkeit ausgestattet werden, sowohl einzeln als auch im Schwarm zu agieren. Wesentlicher Schwerpunkt ist die Integrationsfähigkeit dieser Plattform, d.h. die Kompatibilität mit dem vorhandenen Maschinenpark und den Farm-Management-Informationssystemen der landwirtschaftlichen Betriebe.

Zielstellung der Professur für Agrarsystemtechnik

Auf dem Bild ist ein autonomer Feldroboter bei der Bodenbearbeitung auf einem großen, abgeernteten Acker zu sehen. Das vierrädrige Fahrzeug fährt mittig durch das Feld und zieht ein Bodenbearbeitungsgerät hinter sich her, das eine leichte Staubwolke erzeu

Am Beginn der Arbeit im Feldschwarm^® ÖkoSystem steht die Verfahrens- und Prozessauswahl: Basierend auf einer Wirtschaftlichkeitsanalyse und den zu erwartenden Änderungen im Pflanzenbau werden Geräte- und Werkzeugsysteme ausgewählt, die für einen hochautomatisierten Einsatz besonders geeignet sind. Der Wandel hin zu ökologischerer Landwirtschaft – geprägt durch Reduktion chemischer Pflanzenschutzmittel, Spotfarming und längere Fruchtfolgen – fließt dabei in die Definition potenzieller Prozesslinien ein. Darauf aufbauend wird ein Rechenmodell zur Bewertung von Einzelprozessen und ganzen Prozesslinien entwickelt. Eine hohe Kompatibilität mit bestehender Technik ist für die schrittweise Einführung des Feldschwarm^®-ÖkoSystems essenziell. Testprozeduren und Zertifizierungsmethodiken zur Freigabe von Fremdtechnik sollen entwickelt und standardisiert werden, etwa durch aktives Engagement bei der Agricultural Industry Electronics Foundation e.V. (AEF). In der Entwicklungs- und Erprobungsphase kommen Versuchsträger mit einer Arbeitsbreite von ca. 3 m zum Einsatz, die standardisierte und proprietäre Schnittstellen bietet. So können Geräte verschiedener Hersteller auf ihre Integrationsfähigkeit geprüft und in alle Instanzen des Feldschwarm^®-ÖkoSystems – Traktor und Feldroboter – eingebunden werden. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf dem Prozessqualitätsmanagement, welches die automatisierte Erfassung von Qualitäts- und Prozessparametern umfasst. Algorithmen zu deren Optimierung werden entwickelt, wobei KI-Methoden in Kombination mit klassischer Regelungstheorie untersucht werden. Passende Sensorik wird entwickelt und in einer institutseigenen Bodenrinne sowie im Feld erprobt. Zusätzlich wird Drohnentechnik als Sensorträger für die Felddatenerfassung und Prozessregelung eingesetzt. Ab Projektmitte finden umfangreiche Feldversuche statt, in denen Schwarmmanagement und Bediensysteme in heterogenen Konfigurationen aller Feldschwarm^®-ÖkoSystem-Instanzen getestet werden.

Das Bild zeigt einen Feldroboter, der als modularer, autonomer Träger für landwirtschaftliche Anwendungen dargestellt ist. Das Fahrzeug besitzt zwei große Räderpaare vorne und hinten sowie einen langen Verbindungsträger mit der Aufschrift InnoMADE.Um den

Forschungsschwerpunkte

Entwicklung eines Modells zur wirtschaftlichen Bewertung von Robotiklösungen bei unterschiedlichen Einsatzszenarien
Untersuchung von optischen und nicht optischen Verfahren zur Bewertung des Arbeitsprozesses und zur Detektion von Anomalien
Entwicklung und Fertigung von Versuchsträgern
Planung, Durchführung und Auswertung von Labor- und Feldversuchen

Online Präsenz

Homepage: https://feldschwarm.de

LinkedIn: https://www.linkedin.com/company/feldschwarm®-ecoystem/

Projektfinanzierung

Förderkennzeichen: 03RU2U054G

Das Projekt wurde im Rahmen des Förderprogrammes RUBIN durch das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt / Projektträger Jülich gefördert.

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Projektlaufzeit

01.07.2023 – 31.12.2026

Partner

Kontakt

Wissenschaftlicher Mitarbeiter

Mr Dipl.-Ing. Martin Hengst

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Professur Agrarsystemtechnik

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