Steinesammler-Roboter

Studentische Projektleitung:

• Janik Feldmann (Maschinenbau, B.Sc.)
• Sebastian Dickebohm (Elektrotechnik, B.Sc.)
• Fabian Tepe (Technische Informatik, B.Sc.)

Projektmitglieder:

• Leo van den Berg (Maschinenbau, B.Sc.)
• Matthes Bosse (Maschinenbau, B.Sc.)
• Tom H?fting (Maschinenbau, B.Sc.)
• Nils Hoppe (Maschinenbau, B.Sc.)
• Christian Daron (Maschinenbau, B.Sc.)
• Immo Idel (Maschinenbau, B.Sc.)
• Louis Garwels (Elektrotechnik, B.Sc.)
• Oliver Kuntze (Elektrotechnik, B.Sc.)
• Lars Wessels (Elektrotechnik, B.Sc.)
• Enrico Engraf (Technische Informatik, B.Sc.)
• Roman Wasenmiller (Technische Informatik, B.Sc.)
• Malte Bieder (Technische Informatik, B.Sc.)

Betreuer:

• Prof. Dr. Stefan Stiene
• Prof. Dr.-Ing. Jens Sch?fer
• Daniel Barrelmeyer
• Luca Jannis Joachimmeyer
• Jannik Jose

Der Bedarf an autonomen Landwirtschaftsmaschinen ist in den letzten Jahren stark gestiegen. Extreme Wetterbedingungen und Naturkatastrophen durch den Klimawandel oder politische Konflikte sorgen für Engp?sse vieler landwirtschaftlicher Erzeugnisse. Zudem gibt es das Problem, dass viele Landwirtschaftsmaschinen schwere Sch?den durch Steine und kleinere Hindernisse auf dem Feld erleiden k?nnen.

Deshalb wird als interdisziplin?res Projekt von Studierenden der Elektrotechnik, der Informatik und des Maschinenbaus ein Prototyp für einen Steinesammler-Roboter entwickelt. Dieser soll autonom über ein Feld fahren k?nnen und über einen speziell gefertigten Anh?nger Steine aufsammeln.

Die Elektrotechnik-Studierenden haben ein Energiekonzept für den Roboter entwickelt. Neben einem eigenen Netzwerk sind an dem Roboter GPS-Antennen und Sensoren für die Navigation angebracht. Des Weiteren gibt es eine Messachse und Motoren für den Anh?nger. Diese Komponenten mussten auf engem Raum an dem Roboter angebracht und mit Strom versorgt werden. Die Batterie des Roboters bietet nur endliche Leistung und die Anzahl der Anschlüsse ist begrenzt. Für die Komponenten wie die Motoren hat das Teilteam die richtigen Werte gew?hlt, um einen optimalen und leistungsstarken Betrieb zu erm?glichen.

Damit der Roboter autonom über Felder navigieren kann, haben die Informatik-Studierenden eine Software entwickelt, die die Informationen der Sensoren auswertet und den Roboter und die Ger?tschaften steuert. Dafür wurde das Betriebssystem ROS2 (Roboter Operating System) genutzt, um den Roboter, die Sensoren und die Aktorik in einem System zusammenzuführen. Um eine optimale Fahrt über das Feld zu berechnen, wird die Bibliothek Fields2Cover benutzt, die mit der Prozesssteuerung von ROS2 kompatibel ist. Au?erdem gibt es für das Konfigurieren der Sensoren und dem Testen der Software eine Simulation.


Der Anh?nger wurde von den Maschinenbau-Studierenden designt, gefertigt und zusammengebaut. Dabei galt es, mehrere Problempunkte zu beachten. Entscheidend war, die richtige Kupplung zu w?hlen, damit der H?nger optimal hinter dem Roboter gezogen werden kann. Der Anh?nger ist gro? und robust genug, um viele Steine zu fassen und dem Aufsammeln standzuhalten. Gleichzeitig durfte er nicht zu schwer sein. Au?erdem durften die Zinken des H?ngers nicht zu tief in den Boden fassen, da der H?nger sonst stecken bleiben k?nnte. Weitere Komponenten wie die Bürstenrolle, der Motor und die Messachse mussten and dem H?nger angebracht werden.

Schlie?lich war das Zusammenführen dieser Teilprojekte und Testen der Funktionalit?t des Robotes ein gro?er Aspekt dieses interdisziplin?ren Projekts.