Winkelsensoren Robuste Elektronik ermöglicht zuverlässigen Robotereinsatz im Kuhstall

Auch in schmutzigsten Umgebungen ist elobau-Technik verbaut. So helfen zwei Winkelsensoren vom Typ 424A einem Kuhstallroboter dabei, unermüdlich Mist in die Spalten eines Stallbodens zu schieben. Für diesen Einsatz müssen die Sensoren besonders widerstandsfähig und mechanisch belastbar sein.

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Das auf Entmistungsanlagen spezialisierte Unternehmen Betebe aus Vreden in Westfalen hat unter dem Namen Cow-Rob einen Kuhstallroboter entwickelt, der völlig selbständig Spaltenböden vom Mist befreit. Für Firmengründer und Geschäftsführer Antonius Bengfort ist dieser selbstfahrende Automat „die logische Fortsetzung der bisherigen Entmistungstechnik, mit der wir uns seit 1999 beschäftigen“. Damals entwickelte der Elektroingenieur, unterstützt von zwei befreundeten Metalltechnikern, eine erste Entmistungsanlage für den elterlichen Betrieb. Das Ergebnis fand nicht nur im Hause Bengfort großen Anklang, so dass die drei eine Firma gründeten, die technische Einrichtungen für Kuhställe entwickelt und produziert. Inzwischen beschäftigt Betebe rund 30 Mitarbeiter, die jährlich etwa vier Mio. Euro Umsatz erwirtschaften.

Antonius Bengfort war selbst oft genug im Stall und hat sich über die Jahre mit vielen Landwirten unterhalten, um genau zu wissen, was an technischer Unterstützung benötigt wird: „In der modernen Rinderhaltung laufen die Kühe frei in einem Stall, meist mit Spaltenboden. Damit sie nicht im eigenen Mist stehen, was der Gesundheit der Tiere schaden würde, haben wir zunächst Schiebereinrichtungen entwickelt, die mit Ketten über den Boden gezogen werden. Aus Hygienesicht eine perfekte Lösung. Allerdings stehen in kleinen, engen Ställen die Kühe teilweise auf den Ketten, was gelegentlich Druckstellen unter den Füßen zur Folge hat. Deshalb haben wir nach einer kettenfreien Lösung gesucht und mit dem Cow-Rob eine solche entwickelt.“

Dieser Kuhstallroboter, der von verschiedenen Händlern auch unter den Bezeichnungen SRone, ScaraBEe und Roboclean angeboten wird, ist ein selbstfahrender Automat mit einem Schieber von bis zu zwei Metern Breite. An den beiden Schieberenden sind über ein Gelenk kurze Seitenarme angebracht. Sie haben jeweils eine Rolle, die den Kontakt zur Wand beziehungsweise zu einer mindestens 8 cm hohen Schiene sucht. Ins Gelenk ist ein Winkelsensor integriert, der die Auslenkung des Arms misst und an die Fahrzeugsteuerung weitergibt.

Ein 450 kg-Koloss mit großer Sensibilität für seine Stallgenossen

Angetrieben wird der Roboter über zwei Räder mit jeweils eigenem Motor. Dadurch kommt ein sehr kleiner Wendekreis zustande, der beim Zwei-Meter-Schieber nur 240 cm beträgt. Der Cow-Rob ist flach gebaut, aber 450 kg schwer und daher von den Tieren nicht zu verdrängen. Dagegen kann er bis zu 100 kg Schiebekraft aufbieten, allerdings mit tierfreundlicher Sicherheitsschaltung, die bei einer Überschreitung der Schiebelast die Vorwärtsbewegung stoppt und ein Ausweichmanöver startet. So bewegt sich der Cow-Rob geräuscharm zwischen den Tieren, die sich schnell an ihren reinigenden Stallgenossen gewöhnen.

Nahezu unermüdlich ist er unterwegs. Mit seiner wendigen Technik reinigt er sowohl Haupt- als auch Verbindungsgänge sowie Stallecken und -kanten. Leistungsstarke Akkus, die in nur 4,5 Stunden vollständig geladen sind, ermöglichen eine Laufzeit von bis zu 19,5 Stunden pro Tag. Bei einer Arbeitsgeschwindigkeit von 4 m pro Minute kann er so im Automatikbetrieb zwischen 6.000 und 8.600 qm Stallfläche säubern. Auch eine Steuerung per Fernbedienung ist möglich.

Hochwertige Sensoren sichern zuverlässigen Einsatz

Antonius Bengfort verweist auf die Grundprinzipien bei der Cow-Rob-Entwicklung: „Wir haben großen Wert darauf gelegt, den Robotor und seine Bedienung so einfach wie möglich zu halten. Dazu haben wir eine Software entwickelt, die mit wenigen Sensoren auskommt.“ Diese müssen allerdings besonders hochwertig und robust sein. Denn der Einsatzbereich ist nicht nur feucht, sondern auch unter anderem mit Ammoniak und Schwefelwasserstoff belastet. „Die zuverlässige Funktion der Sensoren ist Grundvoraussetzung für den erfolgreichen Robotereinsatz“, weiß der Betebe-Geschäftsführer. „Bei allen Komponenten haben wir uns für deutsche Hersteller entschieden, die besten Ruf genießen. Die Winkelsensoren zur Überwachung der Lenkrollen stammen von elobau in Leutkirch.“

Anfangs hatte Betebe auch Versuche mit konventionellen Endschaltern unternommen, die das Signal „Wandkontakt – ja oder nein“ übermittelten und Steuersignale setzten. Die Erfahrungen mit dem analogen Signal von 1 bis 5 V, das der elobau-Winkelgeber vom Typ 424A übermittelt, waren jedoch viel besser. Bengfort erklärt: „Wir programmieren die Software so, dass der Roboter bei einem 2,5 V-Signal an der Wand entlang fahren soll. Dadurch werden die Bewegungen sehr gleichmäßig ausgeregelt.“

Auch das Vertrauen in die elobau-Produkte ist bei Bengfort hoch: „Die Sensoren sind bereits über zwei Jahre im Dauereinsatz, selbst in der schwierigen Umgebung absolut dicht und funktionieren tadellos. Daher sehen wir auch bei neuen Projekten erst einmal nach, was elobau zu bieten hat.“ Denn mit dem Cow-Rob ist das Thema Kuhstallentmistung noch nicht ganz ausgereizt. Zum einen gibt es größere Gänge, die mit einem zwei Meter breiten, an den Wänden entlang fahrenden Roboter nicht zu reinigen sind. „Frei im Raum verfahren“ heißt daher eine der neuen Herausforderungen. Zum anderen sind planbefestigte Böden, bei denen der Mist nicht in Spalten, sondern zur Seite geschoben werden muss, ein weiteres Betätigungsfeld: „Wir sind schon in der Testphase“, verrät Antonius Bengfort und stellt den Landwirten weitere Roboterunterstützung in Aussicht.

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