Gezielter Herbizideinsatz mit schmiermittelfreien Igubal-Gelenkköpfen in autonomen Robotern Landwirtschaft 4.0 durch Robotik

Das Schweizer Start-up EcoRobotix stellt autonom fahrende Roboter für die ökologische und wirtschaftliche Unkrautbekämpfung her. Eine wesentliche Rolle dabei spielen Kunststoffgelenkköpfe aus schmiermittelfreien Tribopolymeren von Igus.

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EcoRobotix entwickelt, fertigt und vertreibt innovative landwirtschaftliche Maschinen. Das Unternehmen wurde 2014 mit dem Ziel gegründet, Landwirtschaftsmaschinen zu entwickeln, die weniger Energie verbrauchen und Umweltbelastungen reduzieren. «Unsere Lösungen tragen zu einer umweltfreundlichen Landwirtschaft bei, die sich auf Boden- und Wasserschutz konzentriert und ein Minimum an Energie verbraucht. Unser Ziel ist es, genaue, sichere, zuverlässige und erschwingliche Roboterlösungen anzubieten, die das Leben der Landwirte vereinfachen und gesunde Lebensmittel produzieren», so Fabien Grevoz-Sicurani, Produktionsleiter bei EcoRobotix. Es ist daher nicht gerade verwunderlich, dass die erste Eigenentwicklung des Start-up-­Unternehmens ein Unkrautbekämpfungsroboter ist, der autonom über die Felder fährt und dabei gezielt Unkraut vernichtet.

90 Prozent weniger Herbizide

Der Roboter wiegt rund 130 Kilogramm, bewegt sich selbstständig, orientiert und positioniert sich mittels GPS und Kamera. Die Kamera ermöglicht dem Roboter zudem, sich an den Pflanzenreihen auszurichten. Mithilfe eines Bilderfassungssystems erkennt er, ob und wo Unkraut vorhanden ist. Hat er ein Unkraut identifiziert, sprüht der Roboter über zwei Roboterarme punktgenau eine Mikrodosis Herbizid auf das Unkraut. Damit die beiden Roboterarme die gewünschte Beweglichkeit haben, kommen Gelenkköpfe vom Kunststoffspezialisten Igus zum Einsatz. «Die hier eingesetzten Igubal-Gelenkköpfe sind korrosionsbeständig und halten Temperaturen von –40 bis 200 Grad Celsius stand. Ausserdem sind sie resistent gegen Medien, UV-Strahlen, radioaktive Strahlung, Schmutz und Staub. Und anders als
ihre Pendants aus Metall sind die Gelenk­köpfe in der Lage, Schwingungen zu absorbieren», so Cédric Weber, technischer Verkaufsberater bei Igus Schweiz. Grevoz-Sicurani ergänzt: «Die Gelenk­köpfe von Igus sind ideal für diese Anwendung, sie sind leicht, kostengünstig und auch sehr robust. Wie wir wissen, gehen die Landwirte nicht gerade zimperlich mit unseren Robotern um, die müssen schon eine Menge aushalten.» Für die exakte Positionierung ist der Roboter mit einem RTK-GPS ausgestattet. Kontrolliert und konfiguriert wird er vollständig durch eine Smartphone-Applikation. Der Solarbetrieb macht den Roboter völlig autark in der Energieversorgung, selbst bei bedecktem Himmel. Da er seine Geschwindigkeit an die Dichte des Unkrautvorkommens anpasst, ist er eher für Felder mit einer geringen bis mittleren Unkrautdichte geeignet. «Wir empfehlen seine Verwendung ergänzend zu einem ersten herkömmlichen Herbizid­einsatz. Durch die genaue Erkennung und das geziel­te Besprühen des Unkrauts werden 90 Prozent weniger Herbizide als bei einer herkömmlichen Behandlung eingesetzt», berichtet Grevoz-Sicurani sichtlich stolz.

Gelenklager aus Tribopolymeren für den wartungsfreien Einsatz

Einmal eingebaut, brauchen die Tribo-Polymerlager keine Beachtung mehr – dank der Schmiermittel- freiheit sind Wartungseinsätze überflüssig. Die Gelenklager sind ausserdem resistent gegen Schmutz und Staub. Ganz ohne Dichtung. Anders als bei geschmierten Metalllagern bilden sich keine Verharzungen oder pastenartige Gemische, die Schmutz an die Lagerstelle binden. «Selbst bei extremen Verschmutzungen kommen die Gleitlager der Igubal-Lagerelemente ohne Dichtung aus. Das gilt für Feinstäube genauso wie für groben Schmutz. Abgesehen davon sind Polymergelenklager im Vergleich zu Metalllagern um bis zu 80 Prozent leichter. In unserem Fall sind pro Roboterarm 12 Gelenkköpfe montiert, was bei zwei Armen 24 solcher Gelenk­köpfe ausmacht. Das unterstützt die Leichtbaukonstruktionen natürlich erheblich, ganz zu schweigen vom geringeren Energieverbrauch, welcher in unserem Fall durch den Solarbetrieb ein wichtiges Kriterium war», so Cédric Weber.

Qualität aus dem Igus-Versuchslabor

Um die Haltbarkeit seiner Kunststoffprodukte gewähr­leisten zu können, betreibt Igus das grösste Testlabor der Branche. Auf einer Fläche von 3000 Quadratmetern testet und entwickelt das Unter­nehmen unter realen Bedingungen allein mit dem Ziel, Kunden die jeweils beste Lösung anzubieten, die mit Sicherheit funktioniert. Im Iglidur- und Igubal-Testbereich werden Lager und Werkstoffe auf Beanspruchung, Verschleiss- und Reibungseigenschaften geprüft. Weitere Parameter wie hohe und niedrige Temperaturen, hohe Belastungen und Geschwindigkeit werden je nach Test angepasst. Im Testlabor befinden sich rund 50 Versuchsanlagen, an denen mehr als 300 parallel laufende Untersuchungen durchgeführt werden – und gleichzeitig jährlich rund 11 300 tribologische an den rund 250 neu entwickelten Kunststoffcompounds. Um sicherzugehen, dass sich die neuen Rezepturen im späteren Einsatz bewähren, werden sie nicht nur äus­seren Einflüssen, sondern auch verschiedenen Bewegungsrichtungen und Belastungen – rotierend, schwenkend, linear, walkend – ausgesetzt.

Fazit

Seit über 30 Jahren entwickelt und fertigt Igus Gleitlager, die millionenfach in der Industrie eingesetzt werden. In diesem Fall wurde durch den Einsatz von Hochleistungskunststoffen im Bereich der Roboterarme eine erhebliche Gewichtsreduktion erzielt. Ferner benötigen die Gelenkköpfe keine Schmierung, sind unempfindlich gegenüber Schmutz und Korrosion und dazu auch noch kostengünstig. «Wir wollten eine wirtschaftliche und auch ökologische Lösung. Die Gelenkköpfe kommen aus Deutschland und nicht aus China, das war uns sehr wichtig.
Zudem werden die Kunststoffe energiegünstig produziert, die Transportwege sind kurz, und das Wichtigste: Die Qualität bei Igus stimmt», so Grevoz-­Sicurani abschliessend. SMM

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