Agrartechnik Autonomer Unkrautroboter mit leichter Lineartechnik

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Der Roboter AX-1 des norwegischen Start-ups Kilter bringt Herbizide autonom und präzise aufs Unkraut – dank KI und Sensortechnik. Er verwendet dabei leichte und schmierfreie Lineartechnik der Serie Drylin von Igus.

Nachhaltige Maschinen für die Landwirtschaft zu entwickeln, ist eine Herausforderung, denn oftmals sind alternative Bauteile gefragt. Ein Beispiel dafür liefert Kilter: Das norwegische Unternehmen hat den AX-1 entwickelt. Der vollautomatische Landwirtschaftsroboter fährt per GPS autonom über Felder. Er erkennt Unkraut mit einem Vision-System und künstlicher Intelligenz. Statt großflächig Herbizide zu versprühen, bringt der Roboter winzige Tropfen gezielt über ein Düsensystem auf das Unkraut auf – ähnlich präzise wie ein Tintenstrahldrucker. „Wir können dank dieser gezielten Aufbringung den Ertrag um bis zu 35 Prozent steigern, da die Nutzpflanzen ohne Unkrautdruck gedeihen und ihr Stoffwechsel nicht mehr durch Herbizide beeinträchtigt wird“, sagt Anders Brevik, Geschäftsführer von Kilter. Gleichzeitig sinkt der Chemikalienverbrauch um 95 Prozent.

Die Herausforderung: Bodenschonende Technik

Die Lösung aus Norwegen schont zudem den Boden, sowohl durch den reduzierten Chemikalieneinsatz als auch durch das Design des Roboters selbst. „Uns war wichtig, dass der AX1 auch technisch möglichst umweltschonend arbeitet“, sagt Trygve Weum, Konstrukteur bei Kilter. Gleichzeitig sollten die Komponenten möglichst leicht sein, damit der Roboter den Boden im Einsatz nur minimal verdichtet. Besonders herausfordernd war das beim Verstellmechanismus des Sprühmoduls. Denn die meisten verfügbaren Linearsysteme arbeiten mit Schmiermitteln und sind relativ schwer. „Entsprechend erleichtert waren wir, als wir eine schmierfreie und leichte Lösung bei Igus fanden.“

Drylin-Linearmodul passt Sprühsystem der Pflanzenhöhe an

Um die Höhe des Sprühdüsenmoduls der aktuellen Pflanzenhöhe anpassen zu können, nutzt das Kilter-Konstruktionsteam ein Linearmodul der Serie Drylin SLW-25120 des Herstellers Igus. Das System basiert auf einer Drylin-W-Linearführung aus hartbeschichtetem Aluminium und einer Trapezgewindespindel mit Elektromotor. Durch die Rotation der Spindel bewegt sich die Gewindemutter entlang einer Achse – und mit ihr ein Linearschlitten, der mit dem Sprühdüsenmodul verbunden ist. Das Grundgewicht des SLW-25120 liegt bei etwa 5,9 kg, zuzüglich rund 0,9 kg pro 100 mm Hublänge.

Für diese Bewegungen der Mutter und des Schlittens ist kein Schmierfett erforderlich. Mutter und Gleitlager des Schlittens bestehen aus einem Kunststoff, in den mikroskopisch kleine Festschmierstoffe integriert sind. Sie ermöglichen einen reibungsarmen Trockenlauf. „Ebenso wichtig ist, dass sich nun kein Schmierfett mehr mit dem Staub vom Feld zu einer reibungserhöhenden Paste verbinden kann“, ergänzt Weum. „Das macht die Mechanik weitaus ausfallsicherer.“ Landwirte sparen zudem Zeit, da die Nachschmierarbeiten entfallen.

Robustes Modul für mehr Ausfallsicherheit

Das Linearmodul konnte die norwegischen Ingenieure von Kilter zudem durch seine Robustheit überzeugen. Denn auf dem Feld kann es kräftetechnisch rau zugehen. „Die verwindungssteife Doppelwellenkonstruktion sorgt für eine hohe Stabilität. Mit einer maximalen axialen Traglast von 2.500 N und einer zulässigen Radialkraft von bis zu 10.000 N bietet das System eine mehr als ausreichende Sicherheitsreserve, um das rund 60 kg schwere Sprühmodul über Jahre zuverlässig zu bewegen“, sagt Michael Hornung, Produktmanager Drylin Linear- und Antriebstechnik. Es bliebe somit genug Spielraum für zusätzliche Belastungen, etwa durch Stöße auf dem Feld. „Diese Robustheit des Linearmoduls wissen wir sehr zu schätzen“, so Weum. „Das Modul trägt maßgeblich zur Ausfallsicherheit des Roboters und somit zur Zufriedenheit der Landwirte bei.“