23.07.2019

DC-Motoren für autonome Rasenmäher

Vom Roboter im Weinberg

Im Bordeaux-Gebiet von Frankreich tragen Roboter dazu bei, dass der Wein gut wird. Sie mähen autonom Gras und Unkraut zwischen den Rebstöcken und machen dadurch Pestizide überflüssig. Damit die Roboter das hügelige Gelände meistern können, haben sich die Entwickler von Mars-Rovern inspirieren lassen.


Der Vitirover ist nur 70cm lang, knapp 20kg schwer und schneidet das Gras und Unkraut mit einer Geschwindigkeit von 300m/s.
Bild: Maxon Group AG

Das Weinbaugebiet um Saint-Émilion in Frankreich ist weltberühmt und von Tradition durchsetzt. Schon die Römer betätigten sich hier als Winzer, wobei sie von den heutigen Hilfsmitteln in der Landwirtschaft nur träumen konnten. Denn für die aufwändige Pflege der Weinberge werden inzwischen Roboter eingesetzt. Auch der Vitirover gehört dazu, der vom gleichnamigen Unternehmen entwickelt worden ist. Dabei handelt es sich um einen völlig autonomen Rasenmäher, der durch Solarenergie angetrieben wird. Etwa zwanzig dieser Robotermäher sind bereits in den Weinbergen vor Ort im Einsatz. Der Hersteller will in diesem Jahr weitere 200 Roboter ausliefern, unter anderem für den Einsatz entlang von Eisenbahnschienen oder in Photovoltaikanlagen. Der Hauptvorteil des Roboters ist, dass er umweltfreundlich ist und zu biologischem Wein beiträgt. Denn durch seinen Einsatz in den Weinbergen werden Pestizide wie Glyphosat überflüssig. Außerdem schont der Roboter den Boden, indem er die Verdichtung vermeidet, die durch Traktoren oder Pferde verursacht würde.

Zusammenarbeit mit der ESA

Die Entwicklung des Roboters, der über zwei Hektar Land mähen kann, war nicht einfach. Doch es stellte sich heraus, dass der instabile Boden in den Weinbergen der Oberfläche des Mars sehr ähnlich ist. Deshalb hat Vitirover bei der Erstellung der ersten Spezifikationen gemeinsam mit der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) die Designs aller Roboter überprüft, die für Marsmissionen entwickelt worden sind. "Das hat uns sehr geholfen, weil wir keine terrestrischen Roboter finden konnten, die unseren Spezifikationen so nahe kamen", sagt Xavier David Beaulieu, CTO von Vitirover. Er gründete das Unternehmen 2010 gemeinsam mit Arnaud de la Fouchardière, nachdem er das Familienunternehmen Château Coutet in Saint-Émilion übernommen hatte und mit der Herausforderung konfrontiert worden war, das Wachstum von Gras und Unkraut unter seinen Reben zu kontrollieren. Inzwischen ist Vitirover ein international tätiger Spezialist im Bereich des Weinbaus und beschäftigt rund zehn Mitarbeiter.

Hohe Anforderung an die Antriebstechnik

Der Roboter bewegt sich im steinigen, oft abfallenden Gelände und wird im Schnitt alle 12s mechanischen Belastungen ausgesetzt. Entsprechend hoch waren die Anforderungen an die Motorisierung. Die entstandenen mechatronischen Lösungen sind das Ergebnis einer langjährigen Partnerschaft zwischen Vitirover und MDP - Maxon Frankreich. Der Roboter wird von vier DC-Motoren angetrieben, einem in jedem Rad. Es handelt sich um bürstenbehaftete Antriebe DCX 22 L, die hohe Leistungsdichte auf kleinem Raum bieten. Sie sind sehr effizient, was im Batteriebetrieb wichtig ist. In Kombination mit einem Getriebe vom Typ GP 32 C ermöglicht es die realisierte Lösung dem Mäher, die Belastungen der Räder aufzunehmen und das für die Traktion erforderliche Drehmoment zu liefern. "Für den Antrieb war das Problem der Radialbelastung der Radachse nicht einfach zu lösen", erzählt Beaulieu, "aber wir haben es schliesslich geschafft."

Gekapselt in Aluminium-Glockengehäuse

Die größte Herausforderung lag jedoch anderswo: bei den drei Klingen des Robotermähers, die von DC-Motoren der Maxon-Baureihe DCX 32 L angetrieben werden. Denn durch die starke Belastung wurden die Kugellager der Motoren jeweils beschädigt, was zu Ausfällen führte. Kevin Schwartz, der bei MDP für das Vitirover-Projekt verantwortlich ist, unterstreicht: "Unsere Rolle besteht nicht nur darin, Elektromotoren zu liefern, sondern Komplettlösungen, die den Bedürfnissen des Kunden entsprechen." Die Ingenieure des Antriebsherstellers entwickelten schließlich ein passendes Aluminium-Glockengehäuse als nachhaltigen Schutz.

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