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Mit heissem Wasser gegen Unkraut

28.11.19 - Zwei Absolventen der HSR haben ihre Bachelor-Arbeit der Bodenbewirtschaftung der Zukunft gewidmet. Gemeinsam haben sie einen Golfwagen in Zusammenarbeit mit Agroscope zu einem automatischen Unkraut-Vernichter aufgerüstet. Das Landwirtschafts-Forschungszentrum des Bundes verfolgt die Idee mit dem Prototyp der Studierenden nun weiter.

Ampfer ist unter Landwirten nicht besonders beliebt. Die Pflanze ist nicht nur wenig nahrhaft für beispielsweise Rinder, sondern gefährdet auch noch deren Gesundheit. Ausserdem verbreitet sich das Gewächs schnell, ist widerstandsfähig und verdrängt andere Futterpflanzen. Die Bekämpfung ist deshalb schwierig, insbesondere im Biolandbau, der keine chemischen Verfahren zulässt. Den Pflanzen mit dem Ampferstecher zu Leibe zu rücken, ist anstrengend und personalintensiv. Was also tun? Das Zentrum für landwirtschaftliche Forschung des Bundes Agroscope hat dafür ein Konzept entwickelt, das die Bütschwiler Firma Franz Bachmann AG vertreibt: heisses Wasser, mittels einer speziellen Düse direkt auf die Wurzel gesprüht. Mit dieser Düse und einem klaren Ziel für ihre erfolgreiche Bachelor-Arbeit haben die beiden Absolventen Florian Eisenring und Patrick Zellweger des Studiengangs Maschinentechnik | Innovation einen Golfwagen so aufgerüstet, dass er eine Fläche stematisch abfahren kann und mit der Heisswasserdüse den Ampfer gezielt verbrüht.

Hightech-Golfcar-Prototyp
Das Ergebnis in Form eines funktionsfähigen Prototyps kann sich sehen lassen. Der mutmasslich meistaufgerüstete Golfwagen der Schweiz wurde von Florian Eisenring mit einem autonomen Lenk- und Bremssystem, Sensoren und einem Trägersystem für die Ampferbehandlungseinheit sowie mit weiterer Ausrüstung wie zum Beispiel Kameras aufgerüstet. In rund 500 Stunden Entwicklungsarbeit hat Eisenring das Fahrzeug somit «hardwareseitig für die autonome Unkrautbekämpfung vorbereitet», wie er sagt. Zusammen mit der nötigen Aktorik, Sensorik und Steuerungstechnik, die in ebenfalls rund 500 Stunden zusammen mit einer Benutzeroberfläche für die Steuerung von Patrick Zellweger entwickelt wurden, kann der Prototyp mittels GPS Navigation automatisiert vorgegebene Wege abfahren.

Rückblickend bewertet Zellweger die gemeinsame Arbeit als vollen Erfolg: «Florian hat sich um die Mechanik gekümmert, ich mich um die Steuerung, und die Elektrik haben wir gemeinsam eingebaut. Durch eine saubere Analyse zu Beginn sind wir bei der Entwicklung nie in einer Sackgasse gelandet.»

Nächstes Ziel: Autonome Unkrautbekämpfung
Ihre Bachelor-Arbeit haben die beiden mit Bravour auf jeden Fall bestanden. «Die Studierenden haben überdurchschnittlich viel Zeit investiert und eine sehr gute, durchdachte und fachlich einwandfreie Lösung abgeliefert», sagt Prof. Dr. Dejan Šeatovic, der die Studierenden seitens der HSR betreut hat. Auch Thomas Anken vom Projektpartner Agroscope zeigt sich mit dem Prototyp der beiden HSR Absolventen zufrieden: «Wir haben nun ein flexibel einsetzbares Testfahrzeug. Jetzt geht es darum, mittels Kameras, digitaler Bildanalyse und maschinellen Lernens Unkraut zu erkennen und so die Voraussetzungen für eine echte, autonome Unkrautbekämpfung zu schaffen.» Agroscope verfolgt mit diesem und weiteren Projekten das Ziel, die Transformation der Landwirtschaft in der Schweiz hin zum «Smart Farming» zu unterstützen – Die Effizienzgewinne und die Automationsmöglichkeiten der Digitalisierung sollen so ihren Weg aufs Feld und in den Stall finden können.

Kontakt zum Projektverantwortlichen:
Prof. Dr. Dejan Šeatovic, Professor für mechatronische Systeme, dejan.seatovic(at)hsr.ch

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