Mit Software über die Felder fahren

Die deutsche Fraunhofer-Gesellschaft forscht zur digitalen Landwirtschaft – und kooperiert dabei mit einem US-Industriepartner.

Hightech: Mähdrescher von John Deere
Hightech: Mähdrescher von John Deere dpa

Softwaresysteme und Künstliche Intelligenz werden auf den Äckern und Feldern immer wichtiger, auch der Einsatz von Drohnen und Kameras trägt zur Hightech-Vernetzung bei. Die deutsche Fraunhofer-Gesellschaft, Europas größte Organisation für anwendungsorientierte Forschung, treibt das „Smart Farming“ voran. „Unser Ziel ist es, den Status quo der Architektur einer Maschine zu verstehen, um daraus Anforderungen für autonome Systeme abzuleiten und bei deren Entwicklung zu unterstützen“, sagt Pablo Oliveira Antonino vom Fraunhofer-Institut für Experimentelles Software Engineering (Fraunhofer IESE). „Dabei stützen wir uns sowohl auf interne Forschungen als auch auf die langjährige Zusammenarbeit mit unserem Kooperationspartner John Deere.“

Der US-amerikanische Landmaschinenhersteller und das Fraunhofer IESE arbeiten bei zahlreichen Projekten zusammen, etwa mit Blick auf Softwarediversität, Sicherheitsfragen und Umweltschutz. Aber auch andere Fraunhofer-Institute kooperieren mit John Deere. Ein Blick auf drei herausragende Beispiele:

Zusammenarbeit von Mensch und Maschine

Die von John Deere entwickelte Technologie „Tractor Implement Automation“ vernetzt Traktoren und ihnen angehängte Maschinen, wie zum Beispiel Strohballenpressen: Lenkung und Geschwindigkeit des Gespanns werden automatisch aufeinander abgestimmt, unter anderem abhängig von der Menge des aufzunehmenden Strohs. Das Problem: Aktuell muss John Deere noch jede mögliche Kombination von Traktor und Gerät testen, um die Sicherheit des Systems zu garantieren. Die Experten des Fraunhofer IESE arbeiten deshalb daran, die Auffassungsgabe eines menschlichen Bedieners mit dem Geräte-Gespann zusammenzubringen. Lässt sich der Bediener in das Sicherheitskonzept integrieren, kann die aufwendige Vorabprüfung entfallen.

Schnell und automatisch bremsen

Die Maschine reagiert schneller als der Mensch: Autonome Fahrzeuge, die mit Sensoren und einem Kamerasystem ausgestattet sind, bremsen 1,1 Sekunden früher als der menschliche Fahrer, wenn vor ihnen plötzlich jemand auftaucht. Bei einer Geschwindigkeit von 50 Stundenkilometern sind das aber immer noch sieben Meter, die das Fahrzeug ungebremst weiterfährt. Das Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (Fraunhofer IZM) entwickelt deshalb zusammen mit verschiedenen Partnern aus Forschung und Industrie, unter ihnen auch John Deere, ein Kamera-Radar-Modul. Das handygroße Modul reagiert schneller als 10 Millisekunden – und leitet schon nach nur 15 Zentimetern Weiterfahrens die Bremsung ein.

Kontrolle von Mähdreschern

Funktioniert ein Mähdrescher plötzlich nicht mehr, ist das für jeden Landwirt ein Ärgernis: Die Arbeit auf dem Feld stockt und Ernteausfälle drohen. Um das zu verhindern, überwacht bei John Deere das Sensorsystem AcoustiX die Schneidwerke von Mähdreschern, bevor sie die Produktion verlassen. AcoustiX, das von Wissenschaftlern des Fraunhofer-Instituts für Zerstörungsfreie Prüfverfahren (Fraunhofer IZFP) entwickelt wurde, hört genau hin: Macht ein Schneidwerk nicht die charakteristischen Geräusche, liegt eine fehlerhafte Produktion nahe. Das kann grundsätzlich auch das menschliche Ohr feststellen, allerdings ermüdet es mit der Zeit und wird auch von Umgebungslärm beeinflusst. AcoustiX nutzt akustische Sensoren, die direkt an der Maschine angebracht werden oder berührungslos über Mikrofone Geräusche erfassen. Fehler oder Unregelmäßigkeiten werden automatisiert analysiert. Auf Grundlage der Signalauswertung können innerhalb von nur wenigen Minuten Aussagen über die korrekte Funktion des Mähdrescher-Schneidwerks getroffen werden.

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