Um die steigende Weltbevölkerung zu ernähren, müssen Ackerbau und Viehzucht mehr produzieren und zugleich umweltfreundlicher werden. Das heißt, der Pestizid- und Düngereinsatz muss ebenso reduziert werden wie die großflächige künstliche Bewässerung. Smart-Farming-Konzepte wie Precision Farming, Digitalfarming oder e-Farming können helfen.
Denn mit vernetzten Abläufen und maßgeschneiderten Roboterfunktionen wird es möglich, den Fokus auf die einzelne Pflanze statt auf die ganze Fläche zu richten. So ließe sich etwa die Verwendung von Herbiziden deutlich reduzieren, Früchte und Gemüse könnten von Robotern automatisch geerntet werden, immer zum optimalen Reifegrad. Zudem schonen leichte, autonom arbeitende Feldroboter im Gegensatz zu großen tonnenschweren Landmaschinen die Böden.
Saat-Maschinen für Einzelkörner
Und Smart Farming gibt es bereits in bewährter Praxis, zum Beispiel bei der gezielten Einzelkornaussaat. Die Maschinen können einzelne Saatkörner in genau definierten Abständen ausbringen. Jede Pflanze bekommt genug Platz zum Wachsen, die Fläche und das kostbare Saatgut werden optimal ausgenutzt. Die Saat-Maschinen verwenden pro Reihe ein Vereinzelungsmodul mit Elektroantrieb. Ein Motor treibt eine mit Schlitzen oder Zähnen versehene Scheibe an, die die einzelnen Körner zum Auslass befördert. Dabei können bei Kurvenfahrt die unterschiedlichen Radien der einzelnen Reihen kompensiert werden.
Beim Gemüse- und Blumenanbau in Gewächshäusern werden viele Pflanzen zunächst in kleinen Anzuchttöpfen vorgezogen und dann in Beete umgepflanzt. In modernen Gartenbaubetrieben übernehmen Maschinen das Sortieren und Handhaben von Pflanzen und Töpfen. Es gibt Fließbänder und Rollenbahnen, auf denen Trays mit den Produkten in verschiedenen Stadien transportiert, sortiert und umgetopft werden. Die eingesetzten Greifer unterscheiden sich nur durch die Form von ähnlichen Vorrichtungen in der Industrie. Von Kleinmotoren angetrieben, handhaben sie einzelne Töpfe und Pflanzenballen automatisch.
Selbstfahrende Erntemaschinen
Kleinmotoren spielen aber auch bei selbstfahrenden Erntemaschinen für Früchte und Gemüse eine Schlüsselrolle. Kameragestützte Sensoren erkennen anhand von Farbe und Form den Reifegrad von Erdbeeren oder Paprikaschoten und erfassen deren genaue Position. Der Bordcomputer steuert anhand dieser Daten einen Roboterarm, der mit einer Art Schere und einer Auffangvorrichtung bestückt ist. Auch diese Prototypen stecken voller kompakter Elektromotoren, vom Einzelradantrieb über den Roboterarm bis zur Schneidevorrichtung und dem Sammelsystem für das Erntegut.
Hohe Anforderungen
Da die Maschinen und Komponenten des Smart Farming kompakter und leichter sind herkömmliche Landmaschinen, ist für die Motoren oft nur wenig Einbauplatz vorgesehen. Trotzdem müssen sie als Antriebe von Greifern, Roboterarmen oder Scheren genug Kraft liefern, um die jeweilige Aufgabe zuverlässig zu erledigen. Zugleich sollen sie hocheffizient arbeiten, denn die autonomen Einheiten beziehen ihre Energie meist aus Akkus. Und natürlich müssen die Antriebe in der landwirtschaftlichen Umgebung in höchstem Maße robust sein, damit sie selbst unter härtesten Bedingungen zuverlässig und dauerhaft funktionieren.
„In der herkömmlichen Landwirtschaftstechnik sind mechanische Übersetzungen und pneumatische Antriebe weit verbreitet. Für die kleinteiligeren Systeme des Smart Farming sind diese oft zu schwer, zu klobig, mechanisch zu komplex und zu wenig energieeffizient. Wir beobachten deshalb, dass immer mehr elektrische Kleinmotoren verwendet werden, um die Kraft für gezielte Arbeitsschritte zu liefern. Viele der Faulhaber-Antriebe werden deshalb im Smart Farming typische Anwendungsbereiche finden“ sagt Kevin Moser, vom Business Development bei Faulhaber.
Gleich mehrere Antriebsserien
Dazu zählen beispielsweise die wartungsfreien bürstenlosen und kompakten DC-Flachmotoren der Serie BXT. Sie bauen in axialer Richtung ungewöhnlich kurz. Dank innovativer Wickeltechnik und optimierter Auslegung sind die Motoren selbst nur 14, 16 und 21 mm lang, liefern aber Drehmomente bis 134 mNm bei einem Durchmesser von 22, 32 bzw. 42 mm.
Zur exakten Drehzahlregelung oder bei hohen Anforderungen an die Positioniergenauigkeit werden durchmesserkonforme magnetische Encoder oder Speed Controller vollständig integriert, wobei sich der Antrieb lediglich um 6,2 mm verlängert. Die passenden Metall-Planetengetriebe der Baureihe GPT zeichnen sich ebenfalls durch robuste, kurze Bauweise, hohes Drehmoment und feinste Abstufungen der zahlreichen Untersetzungsverhältnisse aus.
Eine robuste und kosteneffiziente Antriebslösung sind auch die Kupfergraphitmotoren der CXR-Linie. Ihr Kommutierungssystem ist sehr robust und eignet sich besonders für dynamische Hochleistungsapplikationen mit schnellem Start-/Stoppbetrieb, wie bei der automatischen Sortierung. Optionale Inkremental-Encoder ermöglichen auch hier eine hochgenaue Positionierung.
Dr. Fritz Faulhaber GmbH & Co. KG
www.faulhaber.com
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