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STADY: Autonomous intelligent cleaning robot for stables

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Beim Ausmisten dem Roboter die schmutzige Arbeit überlassen

Ställe auszumisten ist zeitaufwendig und kostenintensiv (per Handarbeit dauert das pro Tag sechs Stunden, wodurch 30 000 EUR jährliche Kosten entstehen). Das Projekt STADY hat ein Robotersystem zum „Reinigen-als-Dienstleistung“ entwickelt, das eine bahnbrechende Navigationslösung einsetzt.

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Viehställe mit Betonböden sind mit Maschineneinsatz relativ leicht sauber zu halten. Aber auf dem weichen, sandigen Untergrund in tierfreundlichen, offenen Ställen muss mehrmals täglich von Hand gemistet werden. Da dies arbeitsintensiv ist, wird es für gewöhnlich nur bei besonders wertvollen Tieren, wie etwa Pferden, gemacht. Das EU-finanzierte Projekt STADY entwickelte den Roboter Zauberzeug, der sich, unter Zuhilfenahme von Kameras für die Navigation und einer Smartphone-App, sowohl im Innen- als auch im Außenbereich über weichen Untergrund bewegt, um tierische Exkremente zu finden und aufzusammeln. Seit Februar führt das Team einen Dauertest in Pferdeställen mit dem System durch und hat das System sechs landwirtschaftlichen Betrieben vorgestellt, um Verbesserungsvorschläge zu erhalten. Die Arbeitsgruppe hofft, im Jahr 2020 vollständige Testinstallationen betreiben zu können. Die Lösung Die Entwicklung, die dem Team zum Durchbruch verhalf, ist das patentierte System für das „OTracking von außen nach innen“. Dieses setzt mehrere preisgünstige Kameras ein, die oberhalb der Arbeitsfläche angebracht werden, wodurch für den Roboter eine Karte entsteht, dank der er mit einer Genauigkeit von einem Zentimeter navigieren kann. So sind keine direkt am Roboter zu montierenden Sensoren nötig, die schmutzig werden würden, was wiederum nachteilig für ihre Effizienz wäre. Jede Kamera kann innerhalb von Minuten installiert werden, dazu ist sie an eine Spannungsversorgung mit fünf Volt anzuschließen (eine Photovoltaiklösung ist in Arbeit). Sobald alle Kameras eingerichtet sind, wird eine Begrenzung rund um den zu säubernden Bereich gezeichnet. Falls nötig können auch Hindernisse wie Wände oder Pfosten gekennzeichnet werden, damit der Roboter „weiß“, wie er sie umfahren kann. Fährt der Roboter in das Sichtfeld der Kameras, startet die Kalibrierung des Navigationssystems automatisch. „Unsere optische Trackinglösung hatte bei hellem Sonnenlicht ein paar Schwierigkeiten mit Reflektionen von der Oberfläche des Roboters. Aber es ist uns gelungen, einen visuellen Marker mit hohem Kontrast zu erzeugen, indem wir ein Lochmuster in eine Kiste schnitten, die auf der Innenseite schwarz angemalt war und am Roboter angebracht wurde. So wird das Sonnenlicht unter allen Bedingungen geschluckt“, sagt Projektkoordinator Rodja Trappe. Der Roboter erkennt sämtliche Pferdeäpfel, nähert sich ihnen und liest sie feinfühlig mittels einem patentierten Gabel-Schaufel-Mechanismus auf. Diese werden dann autonom zu einem Sammelplatz für Stallmist gebracht, um sie später zu kompostieren. Ebenso wie das System unter Zäunen hindurchfahren kann, ist es auch möglich, per Training mittels tiefer neuronaler Netzwerke seine Fähigkeiten zur Objekterkennung zu verbessern. Für eine umweltfreundlichere Welt werben In der EU fallen jährlich etwa 1,4 Milliarden Tonnen Stallmist an. Diese müssen entfernt werden, um die öffentliche Gesundheit nicht zu gefährden und einer Umweltverschmutzung vorzubeugen sowie um der Richtlinie 2008/98/EG über Abfälle nachzukommen. Die Lösung von STADY trägt dazu bei, dass diese Anforderung auf wirtschaftliche Art und Weise erfüllt werden kann und regt zu tierfreundlicherer Stallhaltung an, was wiederum einen wichtigen Beitrag zur Seuchenprävention darstellt und gleichzeitig die Nachhaltigkeit fördert. Ein Einsatz des Systems bei Rindern und Schweinen würde in der Tat eine der Hürden ausräumen, die der Freilandhaltung im Wege stehen. Das Geschäftsmodell sieht vor, die Lösung in Gestalt von „Reinigen-als-Dienstleistung“ anzubieten, wobei der Roboter selbst kostenlos zur Verfügung gestellt wird. Zusammen mit dem minimalen Installations- und Wartungsbedarf reduziert dies die Kapitalinvestition, die die Landwirte tätigen müssen. „Landwirte, die unser System benutzen, zahlen zurzeit nur etwa 0,10 € pro Ladung an Pferdeäpfeln, und sparen dabei etwa 12 000 EUR pro Jahr für jeden Stall (ausgehend von etwa 50 Pferden). Das bedeutet etwa 45 % Einsparungen bei den Kosten für manuelle Arbeit“, so Trappe. Das Team hat eine Förderung im Rahmen der Phase 2 des KMU-Instruments beantragt und ist mit potentiellen Investoren oder Lizenznehmern (wie etwa Fachvertrieben für Stallausrüstung) in Verhandlung, um das System so bald wie möglich auf den Markt zu bringen.

Schlüsselbegriffe

STADY, Stallmist, Roboter, Pferd, Vieh, Ställe, Reinigung, autonom, Exkremente, landwirtschaftlicher Betrieb, Sensoren

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