Autonomes Fahren mit Tiefenkameras in Treibhäusern

Mit der Nachrüstung der Elektrohubwagen von Fernlea Flowers auf autonomen Betrieb ist die Einhaltung sicherer Arbeitsabstände ohne Effizienzeinbußen möglich. Zum Einsatz kam das Retrofit Autonomous Vehicle System (RAVS) von Cyberworks Robotics, das eine Intel RealSense Tiefenkamera nutzt.

Einbau des Retrofit Autonomous Vehicle Systems (RAVS) von Cyberworks Robotics in ein Elektrohubwagen für den autonomen Betrieb in Treibhäusern. Mehrere Intel RealSense D435i Tiefenkameras sind am unteren Teil des Fahrzeugs integriert. (Bild: Framos GmbH)

Cyberworks Robotics entwickelt Technologien für das vollautonome Fahren nach Level 5, die in mobile Maschinen und Fahrzeuge in Produktionsumgebungen zum Einsatz kommen. Die Lösungen basieren auf einer proprietären Navigationssoftware, auf ausfallsicheren Systemen, einem cloudbasierten Flottenmanagement und robusten Hardware-Architekturen, die eine Level-5-Autonomie bei Elektrohubwagen, Bodenreinigern und Rollstühlen ermöglichen. Ein Kernstück der Lösung für das Nachrüsten von manuell betriebenen Bodenfahrzeugen ist die Intel RealSense D435i Tiefenkamera zur Erfassung der Umgebung.

Smart Farming Automatisierung

Speziell in der modernen Landwirtschaft kann viel mehr als bisher ressourceneffizient, produktiv und nachhaltig gearbeitet werden. Dazu gehört auch manuell betriebene Fahrzeuge mittels Automatisierung, Robotik und künstlicher Intelligenz auf einen autonomen Betrieb umzustellen. Zudem zwingt die Covid-19-Pandemie landwirtschaftliche Unternehmen und Großgärtnereien zur Einhaltung strenger Social-Distancing-Vorgaben, weshalb Arbeitsaufteilungen und Tätigkeiten von Mitarbeitern neu bewertet werden müssen. Je höher der Automationsgrad ist, umso einfacher lassen sich die erforderlichen Arbeitsabstände der Mitarbeiter einhalten. Die Lösung von Cyberworks Robotics ist ideal für Betriebe im Gartenbau, da hier viele Beschäftigte unter beengten Bedingungen vorwiegend manuelle Tätigkeiten verrichten müssen. Unter anderem werden Pflanzen mittels Elektrohubwagen, die von den Mitarbeitern manuell gesteuert werden, von einem Ort zum anderen gebracht. Das Retrofit Autonomous Vehicle System (RAVS) bietet hier gute Möglichkeiten, diese manuell betriebenen Bodenfahrzeuge auf einen KI-gesteuerten, fahrerlosen Betrieb umzurüsten.

Fahrerlose KI-gesteuerte Bodenfahrzeuge

Fernlea Flowers ist einer der größten Betreiber von Treibhäusern in Nordamerika. Jedoch ist der landwirtschaftliche Sektor vom Arbeitskräftemangel geprägt. Zudem sind in den Betrieben und Gewächshäusern etwa 20% der Belegschaft Fahrer von Transportfahrzeugen. In der Vergangenheit verwendete die Firma eine auf dem Boden aufgebrachte induktive Führung, die den Elektrohubwagen die Wege vorgaben, auf denen entlang sie durch die verschiedenen Treibhäuser fahren konnten. Ein Problem bei dieser Navigationslösung war, dass sie sich nicht dynamisch an die sich ständig ändernde Umgebung anpassen konnte und die Navigation der Fahrzeuge zum Zielpunkt unzuverlässig war. Um diese Probleme zu lösen, hat Cyberworks Robotics 18 Fahrzeuge umgerüstet und somit den weltweit ersten Einsatz von autonomen Fahrzeugen in einem industriellen Gewächshaus realisiert.



(Bild: Framos GmbH)

RealSense erfasst Umgebung in Echtzeit

Das Besondere an der Cyberworks Lösung ist, dass sie die sich ändernde Umgebung in Echtzeit erfassen kann. Somit können die Elektrohubwagen beim Ein- und Ausfahren allen Hindernissen und Beschäftigten, die sich im Fahrweg befinden, zuverlässig ausweichen. Ein wichtiger Bestandteil der Lösung ist die Intel RealSense D435i Tiefenkamera. Die Daten der Kamera werden dazu verwendet, die Umgebung zu beurteilen und die beste Route durch das Gewächshaus zu finden. Framos hat sich aufgrund seiner Erfahrung rund um die Intel RealSense Produkttechnologie als idealer Partner erwiesen. Vivek Burhanpurkar, CEO von Cyberworks Robotics: „Die beiden Hauptfaktoren, die unsere Entscheidung für den Einsatz der D435i in unser System mitbeeinflusst haben, waren der kleine Formfaktor und die niedrigen Kosten. Außerdem wurden die Herausforderungen bei der Implementierung und Entwicklung sowohl von Framos als auch von Intel sehr schnell angegangen und gelöst.“

Connectivity in Treibhausumgebungen

Bereits in einer frühen Entwicklungsphase war klar, dass eine kostengünstige Tiefenkamera erforderlich war. Deshalb fiel die Entscheidung auf die Intel RealSense D435i. Jedoch haben die Experten festgestellt, dass handelsübliche USB-Kabel und Hubs in der rauen Treibhausumgebung nicht gut funktionieren würden. Stattdessen waren robuste, verriegelbare Kabel und Stecker sowie USB-Hubs erforderlich, um die Kommunikation zwischen den Kameras und den Bordcomputern stabil zu halten. Die Komponenten müssen nicht nur den Vibrationen und Stößen standhalten, wenn der Elektrohubwagen innerhalb des Treibhauses und auf dem Gelände zwischen den Gebäuden fährt, sondern auch den wechselhaften Bedingungen wie Sonne, Hitze, Kälte, Regen, Feuchtigkeit und Staub. Das Framos Expertenteam suchte gemeinsam mit Intel nach geeigneten einbaufähigen Produkten und gab Vorschläge zur Implementierung, damit die Beanspruchung aller Komponenten des Bildverarbeitungssystems minimiert werden konnten.

Fahrzeuge lokalisieren & steuern

Cyberworks hat für das Flottenmanagement der über 18 Fernlea Flowers Elektrohubwagen eine cloudbasierte Lösung realisiert. Hierbei werden die Daten der Fahrzeuge zur Echtzeit-Analyse und Weiterverarbeitung an die zentrale Steuerung weitergegeben. Der Standort und Status jedes einzelnen Fahrzeugs kann so über Funk verfolgt und aktualisierte Anweisungen an die Fahrzeuge zurückgesendet werden, damit diese die nächsten Schritte ausführen können. Dadurch werden logistische Engpässe und Staus minimiert.

Framos GmbH
https://bit.ly/3Hrdsah

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