Suchen

Sicherheitssystem

Vollautomatisierte Stallwache: Roboter lässt Kühe nicht hungern

| Autor/ Redakteur: Michael Kocher / Karin Pfeiffer

Weil Kühe mit ihrem Spieltrieb ständig den Not-Halt ihres Fütterungs-Roboters auslösen, hat Dina Elektronik für DeLaval ein Sicherheitssystem entwickelt. Safeline Vario sorgt dafür, dass die Futterversorgung nie lange zum Stillstand kommt.

Firmen zum Thema

Mehr Zeit für den Bauern: Der Futter-Roboter Opti Duo stoppt bei Hindernissen und startet sich selbst wieder neu.
Mehr Zeit für den Bauern: Der Futter-Roboter Opti Duo stoppt bei Hindernissen und startet sich selbst wieder neu.
(Bild: DeLaval)

Nicht selten findet sich intelligente und moderne Technik an Orten, wo man sie zunächst gar nicht vermutet. Zum Beispiel in Kuhställen. In einem modernen Stall sollte Milchkühen bestes Futter zur Verfügung stehen, ohne dass der Landwirt ständig Hand anlegen oder nach dem Rechten sehen muss. Um dies zu ermöglichen, benötigte DeLaval, ein Anbieter von Produkten für die Milchwirtschaft, für seinen Futterschieber eine Sicherheitslösung. Sie sollte die spontanen Bewegungen der Kühe berücksichtigen und für den Bauern so wenig Aufwand wie möglich verursachen. Fündig wurde der Melksystemhersteller schließlich bei Dina Elektronik.

Das schwedische Unternehmen DeLaval hat sich auf die Entwicklung und Produktion von Maschinen spezialisiert, die vor allem in der Milchwirtschaft zum Einsatz kommen. So sollte auch der DeLaval Opti Duo eine Arbeitserleichterung für den Landwirt bringen. Bei dem Gerät handelt es sich um einen Roboter-Futterschieber, der sich au­tark durch den Mittelgang eines Stalles bewegt. Dabei schiebt er nicht nur das Futter auf dem Futtertisch näher an die Kühe heran, sondern lockert es gleichzeitig auf und mischt es, um es für die Kühe attraktiver zu machen.

Neugierige Kühe bremsen Futter-Roboter

Bei ersten Tests unter realen Bedingungen zeigte sich, dass der Roboter das Futter zwar näher an die Kühe heranschob, und auch das Auflockern stellte kein Problem dar. Durch den Spieltrieb und die Neugier der Tiere kam es jedoch immer wieder zu Berührungen, die den Futterschieber zum Stillstand brachten. Diese Not-Aus-Schaltung war zwar nötig, um möglichen Gefahren vorzubeugen, etwa wenn die Kuh ihren Kopf trotz Berührung nicht wegzog. Gleichzeitig hatte sie aber auch zur Folge, dass das Gerät erst nach manuellem Neustart durch den Bauern weiterfuhr. Dies nahm zu viel Zeit in Anspruch, die an anderen Stellen benötigt wurde.

BUCHTIPPDas Buch „Industrieroboter“ ist ein Handbuch für KMU mit Tipps und Tricks zum Thema Robotereinsatz. Es werden die wichtigsten Grundlagen der Robotertechnik vermittelt und Methoden erläutert, wie bewertet werden kann, ob sich ein Produkt oder Prozess durch Robotereinsatz automatisieren lässt.

Eine Sicherheitslösung musste her, um den Roboter mit dem akkubetriebenen Antrieb möglichst gewinnbringend einzusetzen. Zwingend erforderlich waren dafür nicht nur die Funktionen Not-Halt und ein Freigabetaster zum Starten des Fahrzeugs. Auch Schaltleisten für den zeitweisen Stopp des Roboters bei Berührung eines Hindernisses, eine Schutzklappe, um Zugang zum Gefahrenbereich zu haben sowie die sichere Überwachung der Akku-Ladefunktion waren für DeLaval entscheidend bei der Wahl der Sicherheitslösung.

Hilfe fand man schließlich bei Dina Elektronik. Das Wolfschlüger Familienunternehmen entwickelte eine Lösung, die alle geforderten Sicherheitsfunktionen beinhaltet. DeLaval entschied sich daher für den Einsatz des Safeline Vario Zentralmodul ZMV von Dina. Ausschlaggebend dafür war die Funktion „Schaltleisten“, die zum Standardumfang des Produkts gehört, ohne dass ein Zusatzmodul benötigt wird.

Für eine zweckmäßige Funktionsweise des Opti Duo war es außerdem notwendig, je nach Bedarf verschiedene Wartezeiten bis zum Neustart programmieren zu können. Ein kurzes Antippen einer der seitlichen Schaltleisten führt zu einem zehn Sekunden langen Stopp des Opti Duo und anschließend zu einem automatischen Neustart. Bei einer Betätigung der Schaltleisten innerhalb der nächsten zehn Sekunden oder für die Dauer von mehr als fünf Sekunden wird die Not-Aus-Funktion aktiviert.

Um den Anforderungen von DeLaval vollständig gerecht zu werden, mussten während der Testphase noch einige kundenspezifische Modifizierungen vorgenommen werden. So wollte das schwedische Unternehmen auf das zusätzliche Feldbusmodul CANopen verzichten, um möglichst kosteneffizient zu arbeiten.

Weil somit jedoch ein wichtiges Kommunikationsprotokoll für die Vernetzung innerhalb des Roboters fehlte, war ein Ersatz dafür zwingend notwendig. Anstelle dessen wurde die Funktion „Serielle Diagnoseausgänge SDIAG“ entwickelt. Dadurch werden Statusmeldungen digital ausgegeben und lassen erkennen, warum das Gerät zum Stillstand gekommen ist und wie das Problem behoben werden kann. Diese kundenspezifische Entwicklung hat Dina Elektronik anschließend standardmäßig in die Sicherheitslösung Safeline Vario integriert.

Smarte Verschaltung für Betriebssicherheit

Die taktilen Schaltleisten, die rund um den Opti Duo angebracht sind, werden über das Zentralmodul ZMV intelligent verschaltet. Stößt der Roboter während der Fahrt nach vorne auf ein Hindernis, stoppt das Fahrzeug durch Auslösen der Leisten. Bei der Vorwärtsfahrt sind nur die vorderen Leisten aktiv. Umgekehrt funktioniert dies auch bei der Option „Rückwärts einparken“. Dabei sind nur die hinteren Leisten aktiviert und der Futterschieber kommt ebenfalls automatisch zum Stillstand, wenn diese berührt werden.

Durch die intelligente Verschaltung und die unterschiedlich programmierbaren Wartezeiten läuft der Opti Duo automatisch wieder an, wenn die Leisten nicht länger als fünf Sekunden berührt wurden, sie nicht zweimal hintereinander oder nicht innerhalb von 15 s mehrfach betätigt wurden. Diese Funktion trägt dazu bei, die Betriebssicherheit zu gewährleisten, nachdem das Fahrzeug eine Kuh oder Hindernisse berührt hat. Nach einer Pause von 10 s läuft der akkubetriebene Antrieb sicher wieder an, und der Futterschieber nimmt seine Tätigkeit wie gewohnt auf.

Mehr Futter – entspannte Kühe

Durch die intelligente Funktionsweise, die das Safeline Vario Zentralmodul ZMV bietet, ergibt sich für den Futterschieber eine deutlich effizientere Arbeitsleistung. Musste der Landwirt während der Test- und Entwicklungsphase ständig kontrollieren, ob der Opti Duo auf ein Hindernis gestoßen ist und ihn anschließend neu starten, fällt diese Aufgabe nun weg. Der Roboter kann bei Bedarf rund um die Uhr arbeiten, wodurch auch die Kühe aktiver werden und öfter an den Futtertisch kommen. Damit sind die Tiere ausreichend versorgt, und ihre Milchleistung kann voll ausgeschöpft werden. Die vollautonome und automatische Lösung reduziert den Zeitaufwand für die Fütterung erheblich. Und dem Landwirt bleibt mehr Zeit für andere Tätigkeiten in seinem landwirtschaftlichen Betrieb.

Nach erfolgreichem Serienanlauf des Opti Duo mit integriertem Safeline Vario Zentralmodul könnte die Sicherheitslösung nun auch für weitere DeLaval-Geräte relevant sein. Vor allem für Antriebe, bei denen die Geschwindigkeitsüberwachung für die Betriebssicherheit eine große Rolle spielt, bietet sich der Safeline Vario dank der integrierten Drehzahl- und Stillstandsüberwachung an. (pf)

SPS IPC 2018: Halle 9, Stand 550

* Michael Kocher, Vertriebsleiter bei der Dina Elektronik GmbH in Wolfschlugen

Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Kontaktieren Sie uns über: support.vogel.de (ID: 45527198)