Modulare Plattform für Agrar- und Baurobotik

• Fachliche Zuordnung: Systemtechnik
• Förderung: Förderung in 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 544633147

Die Land- und Bauwirtschaft steht vor dem Hintergrund des Klima- und Umweltschutzes, des demographischen Wandels und der sozioökonomischen Rahmenbedingungen vor enormen Herausforderungen. Die Agrar- und Baurobotik eröffnet vielfältige Möglichkeiten, um diesen Herausforderungen zu begegnen. In den vergangenen Jahren wurden auf diesem Gebiet immense Fortschritte erzielt. Technologische, organisationelle und ökonomische Hindernisse erschweren jedoch weiterhin einen umfassenden Einsatz von Agrar- und Baurobotern. Mit einer systemorientierten Forschung auf diesem Gebiet will der Lehrstuhl für Elektromobilität einen maßgeblichen Beitrag leisten, um die Hemmnisse zu überwinden. Die Forschungsschwerpunkte liegen dabei auf der Manipulation komplexer Objekte, der Roboter-Roboter-Interaktion und der Mensch-Roboter-Interaktion in der Agrar- und Bauwirtschaft. Hierbei wird das gesamte Spektrum der Agrarprozesse (Aussaat, Pflanzenernährung, -schutz und -pflege sowie Ernte) und Bauprozesse (Erd-, Roh-, Aus- und Rückbau sowie Instandhaltung) betrachtet. Für die Forschungsaktivitäten wurde bislang auf Fahrzeuge und Maschinen von Projektpartnern zurückgegriffen, die in der Regel für die Projekte spezifisch ausgestattet und nur über die Projektlaufzeit verfügbar waren. Mit der beantragten modularen Plattform für die Agrar- und Baurobotik eröffnen sich der Arbeitsgruppe umfassende Möglichkeiten für eine langfristige experimentelle Forschung. Die Plattform besteht aus zwei mobilen Robotern mit je zwei Roboterarmen, welche in modularer Weise zusammengestellt werden können, um vielfältige Forschungsfragen zur Manipulation, Roboter-Roboter- und Mensch-Roboter-Interkation in Agrar- und Bauprozessen abbilden zu können. Die mobilen Roboter können unabhängig voneinander, über eine Funkkommunikation aber auch im Verbund miteinander betrieben werden. Zudem können sie über mechanische Strukturen gekoppelt werden, beispielsweise zu einer Portalform für Arbeiten in Reihenkulturen. Für die Perzeption des Arbeitsprozesses und -umfelds werden die mobilen Roboter und die Roboterarme mit Stereokamera- und Lidarsensoren versehen. Zur Lokalisation werden ein hochgenaues Satelliten- und Inertialnavigationssystem verknüpft. Die Roboterarme werden für die Manipulation unregelmäßiger und verformbarer Objekte mit Mehr-Finger-Greifern ausgestattet, die über taktile Sensoren die Messung und Regelung der Kontaktkräfte und -momente ermöglichen. Für Berechnungen zur Perzeption, Lokalisation, Verhaltensplanung und Bewegungssteuerung werden die mobilen Roboter mit einem leistungsfähigen Rechnersystem (PC mit GPU) ausgerüstet. Die Forschung erfolgt zu maßgeblichen Teilen in interdisziplinärer Zusammenarbeit mit Arbeitsgruppen aus dem Zentrum für Nutzfahrzeugtechnologie und dem Forschungscluster Bauen der Zukunft der RPTU Kaiserslautern-Landau, wodurch sich eine synergetische Nutzung der Plattform am Standort ergibt.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Modulare Plattform für Agrar- und Baurobotik
• Gerätegruppe: 2320 Greif- und Hebewerkzeuge, Verladeeinrichtungen
• Antragstellende Institution: Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau
• Leiter: Professor Dr.-Ing. Daniel Görges