Referenz · Agrarrobotik
Elektronik für eine Maschine, die ihr Leben draußen verbringt
Paltech baut autonome Roboter, die Unkraut aus dem Grünland holen, ohne einen Tropfen Herbizid. Attacan entwickelt die Elektronik darunter: die Leistungsverteilung, die Verkabelung und den Weg von einem funktionierenden Entwurf zu etwas, das eine Fertigung wiederholbar bauen kann.
Landwirtschaft ohne die Chemie
Paltech ist in einem Allgäuer Familienbetrieb entstanden, nach der Umstellung auf Bio. Ampfer im Grünland ist dort ein echtes Problem, und die übliche Antwort darauf ist ein Herbizid, das im Biobetrieb niemand einsetzen darf. Der Grünlandroboter PRATUM erkennt die Pflanze, entfernt sie mechanisch und sät Gras nach, damit sich die Narbe wieder schließt.
Die Maschine macht damit geduldig und genau das, was sonst jemand mit dem Ampferstecher über eine ganze Wiese machen müsste. Das funktioniert nur, wenn der Roboter lange genug, oft genug und zuverlässig genug läuft, um echte Fläche zu schaffen. Damit ist es genauso ein Elektronikproblem wie ein landwirtschaftliches.
Paltech sitzt in Kempten, Attacan in Pfronten, eine halbe Stunde auseinander. Das zählt mehr, als es klingt. Wenn im Feld etwas Ärger macht, steht noch am selben Tag jemand daneben, statt es am Telefon zu beschreiben.
Jahre im Freien, nicht ein Nachmittag
Jeder Roboter läuft mit Batterie, daran liegt es also nicht. Schwierig wird es durch den Ort. Die Maschine arbeitet bei Sommerhitze und bei Winterkälte, im Regen und im Schnee, und sie steht zwischen den Einsätzen draußen und nicht in einer beheizten Halle. Bei Temperatursprüngen bildet sich Kondensat in den Gehäusen. Eine Dichtung, die im Juni hält, wird im Februar noch einmal geprüft.
Und ein Landwirt kauft keine Maschine für eine Saison. Von einem Mähwerk oder einem Lader wird erwartet, dass es in zehn Jahren noch läuft, und ein autonomer Roboter landet in derselben Erwartung, ob seine Entwickler das eingeplant haben oder nicht. Das verschiebt auf jeder Ebene, was „gut genug" heißt: welchen Steckverbinder man vorsieht, wie ein Kabel geführt wird, damit es über Tausende Betriebsstunden nicht scheuert, ob sich ein Teil im Hof mit normalem Werkzeug tauschen lässt.
Die Elektronik ist deshalb gegen eine Nutzungsdauer ausgelegt und nicht gegen eine Vorführung. Bei Bauteilen zählt, wie oft sie über Jahre gesteckt werden, was Vibration auf unebenem Boden mit ihnen macht und was passiert, wenn die Maschine mit Hochdruck abgespritzt wird. Das ist der Unterschied zwischen Hardware, die einen Feldversuch übersteht, und Hardware, die Landwirtschaft übersteht.
Leistung, die sich den Rahmen mit allem anderen teilt
Der Roboter trägt Antriebe, Sensorik, Navigation und Funk in einem Chassis, versorgt aus Batterien, ohne Netz in Reichweite. Die Motoren ziehen hart und schalten schnell. Sensorik und Funk brauchen eine ruhige Versorgung. Dazwischen liegen Zentimeter.
Attacan hat die Aufgabe auf Ebenen verteilt, statt eine Platine alles machen zu lassen: eine Hauptbaugruppe, eine Logikplatine, die entscheidet, was wann Energie bekommt, und Breakouts, die sie bis in die Ecken der Maschine bringen. Hochstrom- und Kleinsignalstrang laufen als getrennte Bäume, damit die Schaltstörungen der Antriebe nicht in den Sensorleitungen landen.
Der erste Entwurf lag an Stellen daneben, und das Feld hat es gesagt
So ist es meistens. Ein Roboter, der sich auf dem Labortisch benimmt, trifft draußen auf Staub, Feuchte, Vibration und Temperatursprünge, und was vorher geklärt schien, ist es dann nicht mehr.
Statt darum herumzuflicken, ging die Leistungsverteilung in eine zweite Generation. Fehler wurden auf Ursachen zurückgeführt statt auf Symptome, Hardware und Firmware wieder auf einen Stand gebracht und die Dokumentation so neu geschrieben, dass der Nächste, der die Maschine öffnet, ihr folgen kann.
Das ist der Teil, der sich zu lesen lohnt, denn dafür ist die Zusammenarbeit da. Einen Entwurf abliefern kann jeder. Die Frage ist, wer noch da ist, wenn das Feld ihm widerspricht.
So entworfen, dass man es mehr als einmal bauen kann
Ein Prototyp, den nur sein Erbauer zusammenbekommt, ist nicht fertig. Attacan strukturiert die Stückliste für echte Beschaffung, spezifiziert die Kabelsätze so, dass sie wiederholbar entstehen statt von Hand angepasst zu werden, und kalkuliert und beschafft die mechanische Unterkonstruktion über das eigene Fertigungsnetz. Prototypen werden gebaut und für die Übergabe dokumentiert. Dort sitzt in Hardwareprojekten die meiste stille Reibung.
Was Attacan hier macht
Leistungsverteilung
Aufgeteilte Architektur, von der Hauptbaugruppe über die Logikplatine bis zu den Breakouts.
Auslegung auf Nutzungsdauer
Bauteile und Verkabelung gegen Jahre von Wetter, Vibration und Hochdruckreinigung ausgelegt, nicht gegen eine Testsaison.
Redesign
Feldfehler auf Ursachen zurückgeführt, Hardware und Firmware wieder auf einen Stand gebracht.
Fertigung
Stücklistenstruktur, Beschaffung, mechanische Unterkonstruktion, Prototypenbau und Übergabedokumentation.
Hardware, die dort bestehen muss, wo sie arbeitet?
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