Innovativ: Weinbauroboter zur Bewirtschaftung von Steilhängen

Mit dem Weinbauroboter Geisi entwickelt die Hochschule Geisenheim ein neues Konzept zur Steillagenmechanisierung. Geisi soll zukünftig in Lagen bis 70 Prozent Hangneigung einsetzbar sein – ferngesteuert und seillos.

Der Steillagenweinbau prägt die Landschaft in den deutschen Weinbaugebieten. Der Anteil der bewirtschafteten Steillagen nimmt jedoch kontinuierlich ab. 2010 machte er nur noch neun Prozent der gesamten Anbaufläche aus. Denn der Weinbau in steilen Hanglagen ist reine Handarbeit – und die ist gefährlich, körperlich anstrengend und kostenintensiv. Das Institut für Technik an der Hochschule Geisenheim will nun jedoch Abhilfe schaffen, indem es den landschaftsprägenden Steillagenweinbau künftig deutlich erleichtert.

Dazu entwickelt ein Team unter Leitung von Professor Schwarz mit dem Weinbauroboter Geisi ein neues Konzept zur Steillagenmechanisierung. Im Gegensatz zu den bisher verfügbaren Möglichkeiten zur maschinellen Flächenbewirtschaftung soll Geisi zukünftig in Steillagen bis 70 Prozent Hangneigung einsetzbar sein – und dies ferngesteuert und seillos. Signifikant sinkende Arbeitskosten lassen sich auf diese Weise ebenso erzielen wie ein wertvolles Plus an Arbeitssicherheit.

Perspektivisch soll der nimmermüde mechanische Steillagenwinzer typische Arbeiten wie Pflanzenschutz, Mulchen oder Laubarbeiten sogar autonom ausführen. Darüber hinaus soll Geisi zu deutlich geringeren Kosten verfügbar sein als bis dato verfügbare Steillagen-Mechanisierungssysteme.

Damit diese Ziele Realität werden, haben die Projektverantwortlichen HBM Test and Measurement (HBM) an Bord geholt. Die Dehnungsmessstreifen und das robuste, mobile Datenerfassungssystem Somat eDAQ des Messtechnik-Spezialisten leisten nun ihren Beitrag dazu, dass sich Geisi selbstständig und sicher in Steillagen bewegen kann.

Weltweit einzigartiges Mechanisierungskonzept im Weinbau

Die Basis des multifunktionalen Transport- und Antriebsgeräts zur Unterstützung von in Steillagen tätigen Personen bilden Stachelwalzen, die üblicherweise in alpinen Hangmähern eingesetzt werden. Die Walzen verfügen über einen integrierten Antriebsstrang. Dies garantiert einen extrem tiefen Schwerpunkt des Fahrzeugs. Der ist neben der hervorragenden Verzahnung der Stachelwalzen mit dem Untergrund eine wichtige Grundvoraussetzung für den seillosen Einsatz von Geisi in extremen Steillagen.

Jeweils hintereinander angeordnete Walzenpaare ermöglichen es dem neuartigen Hilfsmittel, sich auch im Hang sicher und optimal fortzubewegen. Dazu musste das Entwicklerteam jedoch zunächst die Antriebe der Stachelwalzen modifizieren, um die gewünschten Manövrierfähigkeiten des zwei- beziehungsweise dreiachsigen Geisi zu erreichen.

Messtechnik von HBM bringt die Wende

Die Lenkung der allradgetriebenen Arbeitsplattform auf Stachelwalzen stellte die Väter von Geisi vor besondere Herausforderungen. Die zunächst eingesetzte Skid-Lenkung mit Walzen unterschiedlicher Drehzahl links und rechts erwies sich aufgrund der starken Verzahnung der Stachelwalzen mit dem Untergrund als nicht praktikabel. Die während der Versuchsfahrten bei Wendemanövern auftretenden Kräfte waren zu groß, die Materialbelastung zu hoch.

Eine passive Knicklenkung ohne Hydraulikzylinder mit zwei über Kreuz befindlichen stillstehenden und zwei sich bewegenden Walzen erwies sich dagegen als ideale Lösung. Sie bietet ausreichenden Schlupf und verhindert zuverlässig das Rutschen der beim Lenken nicht genutzten Walzen.

Zur Dokumentation und Analyse der Materialbelastungen im Betrieb wurden die Prototypen mit umfangreicher Messtechnik ausgestattet. Die als Aufhängung der Antriebswalzen dienenden Achsen wurden mit HBM-Dehnungsmessstreifen ausgerüstet, um die auftretenden Kräfte und Momente in drei Dimensionen erfassen zu können.

Zusätzlich erfolgte eine Aufzeichnung der Geokoordinaten über GPS sowie der CAN-Bus-Kommunikation und des Neigungswinkels. Alle Messdaten wurden mithilfe des robusten, mobilen Messverstärkersystems Somat eDAQ von HBM erfasst. Aus den gesammelten Informationen lassen sich sowohl die Fahrgeschwindigkeit als auch der Schlupf berechnen und damit eine präzise Steuerung inklusive sicherer Kurvenfahrten realisieren.

HBM-Dehnungsmessstreifen werden zur Analyse der Materialbelastungen verwendet
Alle Messdaten werden mithilfe des robusten, mobilen Messverstärkersystems Somat eDAQ erfasst

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