Stand der Agrarrobotik: angewandt und praxisrelevant - Herausforderungen und Vision
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Fakultät Maschinenwesen Institut für Naturstofftechnik
Stand der Agrarrobotik: angewandt und praxisrelevant
Herausforderungen und Vision
Thomas Herlitzius, TU Dresden – Institut für Naturstofftechnik – Lehrstuhl Agrarsystemtechnik
Landwirtschaft muss sich neu orientieren
Fakultät Maschinenwesen Institut für Naturstofftechnik
Der Verbraucher will
gesunde, regionale, preiswerte Lebensmittel, Tierwohl, Nachhaltigkeit
1 2 3
Weiter So Mehr Regulierung Neue Wege
Landwirtschaft wird weiter dem Landwirtschaft wird entsprechend Landwirtschaft wird in
Spiel der freien Marktkräfte der gesellschaftlichen Kombination aus veränderten
überlassen, Forderungen so reglementiert, Vorgaben und finanzieller
Tier- und Umweltschutz wird dass die Ziele erreicht werden. Kompensation tier- und um-
zugunsten Wettbewerbsfähigkeit Noch mehr Kostendruck weltgerechter.
zurückgestellt innovationshemmend Die Verbraucher sind bereit diese
Wertsteigerung zu bezahlen.
Anzahl Aufgabe
von kleinen Betrieben
5 Mai 2021 patchCROP Feldrobotik-Workshop -3-
Was soll Landwirtschaft tun?
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Effizienz: Differenzierung:
Fokus auf Wert & Schaffung von
Produziere zu Produkten für die der Verbraucher
mehr bezahlt.
geringeren Kosten
als jeder andere.
Ökologische
Landwirtschaft 4.0:
Automatisierung von Landwirtschaft:
Maschinen , Digitalisierung kein chem. Pflanzenschutz
der Betriebsabläufe und Dünger, breitere
Fruchtfolgen
5 Mai 2021 patchCROP Feldrobotik-Workshop -4-
Wachstum erreicht seine Grenzen:
Wie weiter?
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Produktivität Masse / Größe mehr Leistungs-
(pro Einheit) (pro Einheit) dichte & Leichtbau
Konzeptwechsel in der
Landtechnik
Auslastung der
Kapazität Autonome Maschinen?
Automatisierung
5 Mai 2021 patchCROP Feldrobotik-Workshop 5
Strategische Entwicklungsfragen
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Auswirkung Digitalisierung neue Konzepte
kommt riskant
kommt sicher kritischer
Entwicklung Bereich
IoT/5G-Technologie Drohnen und Robotik
CO2 Regulierung KI
Digitalisierung d. Landwirtschaft Brennstoffzelle
Preise Erzeugnisse alternative
Vergößerung d. Betriebe Kraftstoffe
Standardisierung Transparenz Produktion
qualifizierte Dieselkosten Datensicherheit
Arbeitskräfte Tracks, Geschw.+
Image Landwirtschaft Traktorleistung +
Größenwachstum
wirkt wenig
Sicherheit Arbeitsplatz
Unsicherheit
5 Mai 2021 patchCROP Feldrobotik-Workshop 6
Fakultät Maschinenwesen Institut für Naturstofftechnik 5 Mai 2021 patchCROP Feldrobotik-Workshop 7
Automatisierung in der Landtechnikentwicklung
Fakultät Maschinenwesen Institut für Naturstofftechnik
Hypothese:
In den kommenden Jahrzehnten wird sich die heutige Landmaschinentechnik fundamental
wandeln! Der Trend zu immer größeren Maschinen wird abgelöst: Autonom operierende, flexibel
konfigurierbare, aufgabengerecht skalierbare Gerätesysteme mit verteilten elektrischen Antrieben
halten beginnend in Westeuropa schrittweise Einzug.
10 + Jahre
Betrieb
Smart
Farming
Verfahren heute
Maschine Agrar-
robotik
Baugruppe
Grad der Automatisierung niedrig Assistenzsysteme hoch / voll
Darstellung nach Griepentrog, Hohenheim, modifiiziert
5 Mai 2021 patchCROP Feldrobotik-Workshop 8
Der (neue) Regelkreis im Pflanzenbau
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Maschinen Landwirt
ges. Vorgaben
•
•
Bodenbearbeitung
Bestellung
Strategie
• Pflege
• Ernte
Traktor d. Zukunft:
schnittstellenkompatibler
FMIS
Antriebsmodul mit Sensoren
passenden
Antriebstechnologien Düngung,
Pflanze, Boden
Pflanzenwachstum
Ertrag,
Feld, Inhaltsstoffe,
Vorfrucht, Qualität,
Dokumentation Dokumentation
Wetter, … (was wurde getan) (was wurde geerntet)
Verarbeitungs-
eigenschaften
5 Mai 2021 patchCROP Feldrobotik-Workshop -9-
Treiber für hoch automatisierte / autonome
Landmaschinen
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Die Technologietreiber:
• Sensor- und Aktuatortechnik,
• Bildverarbeitung und KI,
• drahtlose Kommunikationstechnologien,
• Elektrifizierte Antriebe,
anwendungsrelevante Treiber:
• Klimawandel und veränderte Anbausysteme und Fruchtfolgen,
• Verfahrenskostenmanagement und Profitabilität,
• Vertrauen und Akzeptanz der autonomen Technologie durch die
Landwirte und
• politische Rahmenbedingungen und Regularien einschließlich
der Einschränkungen in Düngerapplikation und Pflanzenschutz.
J. Dörr und et.al., „Scouting the Autonomous Agricultural Machinery Market,“ IESE-
Report Nr. 041.19/E, Kaiserslautern, 2019.
5 Mai 2021 patchCROP Feldrobotik-Workshop 10
Studie zu autonomen Maschinenkonzepten
(Fraunhofer IESE & Kleffmann)
Fakultät Maschinenwesen Institut für Naturstofftechnik
J. Dörr und et.al., „Scouting the Autonomous Agricultural
Machinery Market,“ IESE-Report Nr. 041.19/E,
Kaiserslautern, 2019.
5 Mai 2021 patchCROP Feldrobotik-Workshop 11Maschinenkonzepte
Fakultät Maschinenwesen Institut für Naturstofftechnik
5 Mai 2021 patchCROP Feldrobotik-Workshop 12List of new robotic applications entering the market
(Future Farming Magazine. Retrieved from Robot Catalogue: https://misset.com/robot-catalogue)
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count of most relevant
application market penetration manufacturers countries of origin
spread over 7
platform system for countries NL (2), US
multiple applications 1 ... 20 units 10
(2)
weeding & other 1…1000 units 15 FR (6), NL (3) US (2)
spraying & other 1 … 15 units 3 CH, NL, US
special prototype only 3 I, USA, ES
total 28 FR (7) US (6) NL (6)
5 Mai 2021 patchCROP Feldrobotik-Workshop 13Entwicklungsfeld Cobotics
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Intelligente Arbeitswerkzeuge,
Innovationsgrad
aktive Traktion, Prozessautomatisierung
Hinderniserkennung FMIS(*) and Schwarm Management
HMI
Prozess-Sensorik
M2M elektrische / hydraulische
Antriebe
modularer
Leichtbau
off-road –
Mehrachsen-
Lenksystem
Komplexität
5 Mai 2021 patchCROP Feldrobotik-Workshop 14Automatisierung mit “Shared Autonomie”
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Integration des Menschen in die Automatisierungslösung
Vollauto-
prof. Abt.- Geschäfts
matisierung
Bediener
Bediener leiter führer
Anzahl der Mitarbeiter
hoher Automatisierungsgrad
Heute Kollaborative
Automatisierung
Voll-
automatisierung
Manuelle
Bedienung
niedrig mittel hoch Kompetenz-
niveau
5 Mai 2021 patchCROP Feldrobotik-Workshop -15-Farming as a Service
(Quelle: BLU Jahrestagung 2020)
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5 Mai 2021 patchCROP Feldrobotik-Workshop 17ABER: Landnetz: Umfrage zur Datenübertragung
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5 Mai 2021 patchCROP Feldrobotik-Workshop 18ABER: Wo sollte Speicherung, Vernetzung und Analyse
von betrieblichen Daten am besten stattfinden?
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5 Mai 2021 patchCROP Feldrobotik-Workshop 19Stärken und Schwächen der Technologieanbieter und
Dienstleister in der Landwirtschaft
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Zielbereich der
Produkte für
Kompetenz in Pflanzenbau
8
und Betriebswirtschaft
Landwirtschat 4.0
Berater
Smart Farming
6 Dienstleister typischer Startup
Bereich – immer
ressourcenlimitiert
4
Mittelständige Landtechnikhersteller
2 Chemieindustrie
Anwen- F&E
Große Landtechnikhersteller dernähe Budget
0
0 2 4 6 8 10
Kompetenz in Digitalisierung
5 Mai 2021 patchCROP Feldrobotik-Workshop 20Sie können auch lesen
