ANTON

Ausgangssituation / Motivation

Das Projekt "Autonome Navigation für einen kettenfahrwerksbasierenden Kompostwender" (ANTON) zielt darauf ab, mittels satellitengestützter Navigationstechnologien (GNSS) die Kompostaufbereitung zu automatisieren.

Inhalte und Zielsetzungen

Im Projekt werden ein Navigationsmodul und ein Steuerungsmodul für den Prototyp einer selbstfahrenden, elektrisch angetriebenen Kompostwendemaschine mit Kettenfahrwerk entwickelt und getestet.

Vor zwei Jahren wurde im Unternehmen Pusch & Schinnerl gemeinsam mit ausgewählten Kunden, die gewerbliche Kompostierbetriebe betreiben, die Idee geboren, eine autonom fahrende, elektrisch angetriebene Kompostwendemaschine zu entwickeln. In teilweise geförderten Vorprojekten wurde bereits die energetische Optimierung für Kompostwendemaschinen untersucht, damit der Umstieg von Dieselmotoren auf umweltfreundlichere Elektromotoren erfolgen kann. Darauf aufbauend wurde ein Prototyp entwickelt und gebaut. Im Projekt ANTON soll nun der Aspekt des selbstfahrenden Kompostwenders genauer untersucht werden.

Ein wesentlicher Arbeitsvorgang während der Kompostierung ist das maschinelle Wenden des biogenen Materials. Dieser Arbeitsschritt wird derzeit von einer Bedienerin bzw. einem Bediener in einer Personenkabine auf einem mit Dieselmotor betriebenen Kompostwender oder konventionellen Radlader durchgeführt und überwacht. Aufgrund der langsamen Fahrgeschwindigkeiten von Kompostwendemaschinen (von 50 bis 300 m/h), der hohen Umgebungstemperaturen, der freigesetzten Gase und der auftretenden Geruchsbelastung beim Wendevorgang ist das Bedienpersonal äußerst widrigen Bedingungen ausgesetzt.

Methodische Vorgehensweise

Ziel des Projekts ANTON ist es, ein robustes und zuverlässiges Navigationsmodul sowie eine Reglerstruktur für selbstfahrende, kettenfahrwerksbasierende Kompostwender zu entwickeln und anhand eines Prototypen auf einer Kompostieranlage zu testen. Als Erkenntnis soll sich herausstellen, ob mit einer selbstfahrenden Kompostwendemaschine im Vergleich zur manuell bedienten die Arbeitsprozesse verbessert bzw. optimiert werden können.

Die vorrangige Innovation stellt die robuste und hochgenaue Positionsbestimmung des Kompostwenders unter bisher nicht erprobten Rahmenbedingungen dar. Der Einsatz von GNSS-RTK (Real-Time Kinematics) ermöglicht in Echtzeit eine cm-genaue Positionsbestimmung. Um aber die Robustheit zu steigern, soll die Position in einem Extended Kalman-Filter mit Beschleunigungssensoren, Drehratensensoren und Magnetometern gemeinsam prozessiert werden. Durch die Montage von zwei GNSS-Antennen und bildgebender Sensorik am Kompostwender soll auch die Ausrichtung der Maschine hochgenau bestimmt werden.

Für die Bewegungssteuerung der Maschine soll eine Reglerstruktur innerhalb einer Software in the Loop (SiL)-Umgebung aufgebaut und getestet werden. Dabei wird die Regelungssoftware direkt mit einem Simulationsmodell, welches die Fahreigenschaften des Kettenfahrwerks beschreibt, gekoppelt.

Erwartete Ergebnisse

Obwohl der Entwicklungsstand von selbstfahrenden radgetriebenen Fahrzeugen sehr fortgeschritten ist, weisen selbstfahrende kettengetriebene Fahrzeuge aufgrund der abweichenden Fahrdynamik ein erhebliches Entwicklungsdefizit auf. Das Projekt ANTON soll auch dieses Defizit schließen.

Projektleitung

Technische Universität Graz - Institut für Geodäsie / Arbeitsgruppe Navigation

Projektpartner:innen

• Pusch & Schinnerl GmbH
• Technische Universität Graz - Institut für Technische Logistik

Technische Universität Graz
Institut für Geodäsie
Arbeitsgruppe Navigation
Ao.Univ.-Prof. Dr. Manfred Wieser
Steyrergasse 30/III
A-8010 Graz