Fallstudie
Unterstützung von Carbon Robotics beim Ausbau der Leistungsfähigkeit des LaserWeeder
Abbildung 1 – LaserWeeder G2-600 mit Raupenketten auf schlammigem Boden
Wie Andros Engineering , eine Herausforderung im Bereich der Mobilität im Feld in eine praktische, serienreife Lösung für die Unkrautbekämpfung der nächsten Generation durch Roboter zu verwandeln.
Carbon Robotics revolutioniert die Art und Weise, wie Landwirte Unkraut bekämpfen. Der „LaserWeeder“ des Unternehmens kombiniert Computer Vision, KI-Deep-
Lernverfahren, Robotik und Laser, um Nutzpflanzen und Unkraut in Echtzeit zu identifizieren und anschließend das Unkraut ohne Herbizide oder Bodenbeeinträchtigungen zu beseitigen. Doch wie bei jeder fortschrittlichen Landmaschine hängt der Erfolg auf dem Feld von mehr als nur der Kerntechnologie ab. Eine Maschine, die in verschiedenen Regionen, auf unterschiedlichen Bodenarten, bei unterschiedlichen Reihenabständen und in verschiedenen Anbausystemen eingesetzt werden kann, muss sich zudem zuverlässig fortbewegen, schnell anpassen und die Bediener unter realen Produktionsbedingungen unterstützen.
Hier Andros Engineering ins Spiel. Andros hat Jahrzehnte damit verbracht,
sowie die Herstellung von landwirtschaftlichen Geräten, die für den praktischen Einsatz auf dem Feld konzipiert sind. Für Carbon Robotics trugen diese praktischen Erfahrungen aus der Feldarbeit, die Kompetenz im mechanischen Design, die umfassende Fertigungskapazität und die Unterstützung bei der Fertigung dazu bei, eine entscheidende Herausforderung zu meistern: die Verbesserung der Einstellbarkeit, der Höhensteuerung, der Tragfähigkeit und der Feldeinsatztauglichkeit von Stützrädern und Stützketten für die LaserWeeder-Plattform.
Abbildung 2 – Versandfertige Stützräder
„Die Zusammenarbeit mit dem Andros-Team war dank seiner breit gefächerten Erfahrungen und Kompetenzen, die sich gut mit den kurzen Bearbeitungszeiten und der äußerst zuverlässigen Kommunikation ergänzen, sehr angenehm. Ich konnte jederzeit zum Telefon greifen und mehrere Andros-Ingenieure erreichen, wann immer ich sie brauchte.“
– Ryan Crompton, Leiter der Hardware-Entwicklung
Die Herausforderung
Einsatz einer hochmodernen Maschine in weiteren Bereichen.
Die Herausforderung für Carbon war praxisnah und von großer Bedeutung. Der LaserWeeder musste eine konstante Maschinenhöhe beibehalten, sich an unterschiedliche Reihenabstände anpassen, eine schwere Plattform tragen und auch unter weicheren Bodenbedingungen zuverlässig arbeiten. In vielen Gemüseanbaugebieten, insbesondere dort, wo Landwirte zwischen verschiedenen Kulturen, Beetkonfigurationen und Standorten wechseln, ist Flexibilität beim Reihenabstand unverzichtbar. Eine Maschine, die sich nur schwer einstellen lässt, schränkt den Einsatzort, die Einsatzgeschwindigkeit und die Effizienz beim Wechsel zwischen den Kulturen ein.
Der bisherige Einstellvorgang brachte eigene Probleme mit sich. Er erforderte mehrere Werkzeuge, einen Gabelstapler und einen erheblichen Zeitaufwand für Arbeiten unter der Maschine. Dadurch gestalteten sich Änderungen des Reihenabstands langsamer und schwieriger, als sie eigentlich hätten sein müssen.
„Die größte Herausforderung bestand nicht nur darin, ein Rad oder eine Schiene zu bauen, sondern sicherzustellen, dass das Ergebnis nahtlos mit der bestehenden Maschine von Carbon zusammenpasste. Und natürlich, ihnen schnell ein Ergebnis zu liefern!“
Harrison Honerkamp, leitender Ingenieur bei Andros Engineering
Abbildung 3 – Bearbeitungsprozess für Gleisstrecken
Die Lösung
Praktische Technik für reale Einsatzbedingungen
Carbon stellte die technischen Spezifikationen und CAD-Daten für die LaserWeeder-Plattform zur Verfügung. Andros entwickelte daraufhin die Konstruktionen für das Stützrad und die Stützschienen von Grund auf neu und legte dabei den Schwerpunkt auf die mechanischen Schnittstellen, die Einstellbarkeit, die Festigkeit, die Wartungsfreundlichkeit und die Herstellbarkeit, die für die Produktion im Feld erforderlich sind.
Die Stützradlösung umfasste Tandemräder mit hydraulischer Höhenverstellung. Andros entwickelte zudem spezielle Klemmen, mit denen sich die Baugruppen leichter in verschiedene Positionen bringen lassen. So können die Bediener die Maschine an unterschiedliche Reihenabstände anpassen, ohne dass dafür wie bisher Werkzeuge, Hebevorrichtungen oder zeitaufwändige Arbeiten unter dem Rahmen erforderlich sind.
Für weichere Bodenverhältnisse und eine gleichmäßigere Lastverteilung entwickelte Andros Raupenketten mit nicht angetriebenen Kettenbaugruppen, die das Gewicht der Maschine verteilen sollen. Das Raupensystem wurde zudem auf Verstellbarkeit ausgelegt, sodass sich die Maschine besser an unterschiedliche Pflanzen- und Beetkonfigurationen anpassen lässt und gleichzeitig der Bodendruck im Vergleich zu einer reinen Radunterstützung reduziert wird.
Eine zentrale technische Entscheidung betraf die Befestigungsschnittstelle. Das System musste stabil genug für eine schwere Maschine sein, präzise genug, um die Arbeitshöhe zu steuern, und für die Einsatzteams vor Ort einfach und sicher einzustellen sein. Andros integrierte Soucy-Ketten in einen maßgeschneiderten Kettenrahmen und kombinierte so ein bewährtes Kettensystem mit einer speziell für die Maschine von Carbon entwickelten Konstruktion.
„Die Zusammenarbeit mit dem Andros-Team war dank seiner breit gefächerten Erfahrungen und Kompetenzen, die sich gut mit den kurzen Bearbeitungszeiten und der äußerst zuverlässigen Kommunikation ergänzen, sehr angenehm. Ich konnte jederzeit zum Telefon greifen und mehrere Andros-Ingenieure erreichen, wann immer ich sie brauchte.“
– Ryan Crompton, Leiter der Hardware-Entwicklung
Der Prozess
Kollaborativ, iterativ und schnell
Die Arbeit verlief nach einem direkten und kooperativen Entwicklungsablauf: Carbon übermittelte ein Lastenheft, Andros erarbeitete einen Entwurf, die Teams prüften das Design, Verbesserungen wurden eingearbeitet, und das Design wurde schrittweise zu einem einsatzbereiten Produkt weiterentwickelt. Harrison Honerkamp fungierte als leitender Ingenieur bei Andros, während Tom Klippenstien die Fertigung und die Auslieferung des Endprodukts unterstützte. Auf Seiten von Carbon fungierte Jaime Eltit als Leiter vor Ort, und Ryan Crompton leitete die mechanische Konstruktion.
Abbildung 4 – LaserWeeder G2-600 mit angehobenen Raupenketten
„Carbon ist unser Lieblingskunde im Bereich AgTech: Es handelt sich um talentierte Ingenieure, die ihre Konstruktions- und Fertigungskapazitäten schnell ausbauen mussten. Insbesondere können wir Fachwissen in Bereichen bereitstellen, die an die Kernkompetenzen des Kunden in den Bereichen Robotik und KI angrenzen. Diese schrittweise Erweiterung der Kapazitäten ist unsere Nische!“
Tom Klippenstein, Fertigungsleiter bei Andros Engineering
Die Zusammenarbeit verdeutlichte zudem eine der Stärken Andros Engineering: die Fähigkeit, schnell zu reagieren, wenn sich in der Praxis ein Konstruktionsproblem zeigt. Während der Entwicklung kam es bei einer Schwingungsdämpfung im Spurführungsradsystem mit Raupenlauf zu einer zu starken Durchbiegung unter Last. Mit der
Da der Prototyp versandfertig sein musste, hat Andros in weniger als 24 Stunden eine neue Halterung neu konstruiert, gefertigt und montiert, sodass das Gerät pünktlich versandt werden konnte.
Die Auswirkungen
Mehr Vielseitigkeit und ein größeres Sichtfeld
Dank der Arbeiten am Stützrad und an der Stützspur konnte Carbon Robotics den praktischen Einsatzbereich der LaserWeeder-Plattform erweitern. Durch die verbesserte Geländegängigkeit und die Unterstützung durch Raupenketten konnten die Maschinen von Carbon auch feuchtere und weichere Felder besser befahren, wodurch sich das Zeitfenster für die Unkrautbekämpfung verlängerte und die Anzahl der Einsatzbedingungen, unter denen die Maschine eingesetzt werden konnte, stieg.
Durch die verbesserte Einstellbarkeit lässt sich die Maschine zudem besser an Landwirte mit unterschiedlichen Reihenabständen und Anbauprogrammen anpassen. Diese Flexibilität ist besonders wertvoll für diversifizierte Betriebe und für Landwirte, die in mehreren Regionen tätig sind, wo sich die Beetkonfigurationen und Feldbedingungen von einer Kultur oder einem Standort zum anderen erheblich unterscheiden können.
Für Andros Engineering ist das Projekt ein Beispiel dafür, wie das Unternehmen mit Agrartechnologieunternehmen zusammenarbeitet, die mehr als nur einen Prototyp benötigen. Sie benötigen Geräte, die unter anspruchsvollen Einsatzbedingungen gebaut, angepasst, gewartet und als zuverlässig eingesetzt werden können. Für Carbon Robotics trug die Zusammenarbeit dazu bei, eine Herausforderung im Bereich der mechanischen Unterstützung in eine praxistaugliche Lösung umzuwandeln, die im Einklang mit der Unternehmensmission steht: Landwirten fortschrittliche Werkzeuge an die Hand zu geben, die in der Praxis funktionieren.
Weitere Informationen erhalten Sie Andros Engineering 805-227-2801.