COALA
Competence Of Applied Agricultural Engineering
COALA - Ihr Partner für flexible und interdisziplinäre Auftragsforschung in der Agrartechnik
Die globalen Herausforderungen zur nachhaltigen Ernährung und Energieversorgung, zur Ressourcenschonung und Landschaftspflege lassen sich durch monodisziplinäre Ansätze alleine nicht bewältigen. Dies gilt insbesondere für den Bereich der Landwirtschaft, der in diesen komplexen Themenfeldern eine zentrale Rolle einnimmt. Die Verbindung ökonomischer und ökologischer Aspekte unter Integration des Menschen erfordert die Verknüpfung innovativer Beiträge aus verschiedenen Fachdisziplinen und damit die interdisziplinäre Zusammenarbeit.
Dieser Aspekt war einer von mehreren grundsätzlichen Überlegungen zur Gründung des interdisziplinären Forschungs- Kompetenzzentrums COALA im Jahr 2007: Der Mix von Innovationen aus den einzelnen Fachgebieten (insbesondere Agrarwissenschaften, Elektrotechnik, Informatik und Maschinenbau) und deren interdisziplinäre Zusammenarbeit haben zu zahlreichen Entwicklungs- und Forschungsvorhaben geführt. Diese reichen von anwendungsorientierten Entwicklungsprojekten bis hin zu grundlagenorientierten Forschungsverbünden in Kooperation mit Anwendern, Unternehmen und anderen Forschungseinrichtungen.
Durch die starke Verzahnung der vielfältigen Forschungsaktivitäten und Netzwerke mit der Lehre an der Hochschule Osnabrück stellt COALA damit eine außergewöhnliche interdisziplinäre Fokussierung für den Agrarbereich dar. Dabei werden zahlreiche weitere Projekte, Forschungsaktivitäten, Abschlussarbeiten im Umfeld des „Agricultural Engineering“ an der Hochschule durchgeführt, häufig in Kooperation mit COALA.
Die Nachhaltigkeit einer Tätigkeit und deren Nutzen für die Menschen nimmt bei jungen Menschen eine zunehmend größere Bedeutung bei der Wahl ihrer Aufgabe ein, die Herausforderungen in der Landwirtschaft – ob Pflanze, Sensor oder Maschine – bieten hierzu ein herausragendes Potenzial. Es sind daher viele Studierende und AbsolventInnen in die Forschungsvorhaben eingebunden, z.B. als flexibler Master (Anstellung parallel zum Studium) oder in Form einer kooperativen Promotion mit einer Universität. COALA hat wesentlich zur Ansiedlung und Kooperation von Einrichtungen im Umfeld der Agrartechnologie beigetragen, Beispiele sind das Competence Center ISOBUS e.V., das Schülerforschungszentrum (SFZ), die Gründung mehrerer Startup- Unternehmen (FARMsystem, Forsys, iotec) oder die Gründung mehrerer geförderter Forschungsschwerpunkte (ISYS, PIROL, KOMOBAR).
In Verbindung insbesondere mit den international erfolgreichen Landtechnik-Unternehmen und weiteren Partnern – z.B. die Universität Osnabrück, das DFKI oder das Niedersächsische Kompetenzzentrum Ernährungswirtschaft (NieKE) – kann man die Region durchaus als „Agrotech-Valley“ bezeichnen.
COALA leistet dabei auch einen Beitrag zur Vernetzung der regionalen Agrartechnikbranche und wird insbesondere von der Wachstumsregion Hansalinie e.V., der Wirtschaftsförderungsgesellschaft Osnabrücker Land mbH (WIGOS), Unternehmen der Region und der Hochschule Osnabrück unterstützt. Die Forschungsbeiträge reichen von klimabezogenen Anpassungsstrategien in landwirtschaftlichen Produktionssystemen über die Feld-Phänotypisierung und Sensorsysteme bis hin zur Erntelogistik und autonomen Feldrobotern. Die Beispiele zeigen sowohl anwendungsorientierte Entwicklungen in Kooperation mit Unternehmen als auch grundlagenorientierte Forschung in überregionalen und internationalen Netzwerken. Die Gründung einer COALA-Geschäftsstelle in 2012 und die Erweiterung des COALA-Kernteams mit Clemens Westerkamp in 2013 bieten in Verbindung mit den Netzwerken ein hervorragendes Potenzial für innovative nachhaltige Forschung und Entwicklung im Bereich fachbezogener und interdisziplinärer landwirtschaftlicher Herausforderungen.
Auszeichnungen
Das Projekt vom IuI-Professor Bernd Johanning erhielt eine Auszeichnung für innovative Landtechnik.
Die Agritechnica in Hannover ist mit knapp 3000 Ausstellern aus 46 Ländern die weltweit größte Landtechnik-Ausstellung. Trotz der großen Konkurrenz hat ihre Neuheiten-Kommission eine Entwicklung des Kompetenzzentrums „COALA“ der Hochschule Osnabrück mit der Neuheiten-Silbermedaille ausgezeichnet: Dabei geht es um das smartCHASSIS, das Prof. Dr.-Ing. Bernd Johanning vom Bereich Landtechnik und mobile Arbeitsmaschinen der Hochschule Osnabrück zusammen mit der Ludwig Bergmann GmbH entwickelt hat.
Moderne Transporttechnik muss heutzutage vielfältigen Ansprüchen gerecht werden – ob auf dem Feld oder auf der Straße. „Dabei ist es nahezu unvereinbar, gesetzliche Vorschriften, Schlagkraft, Verkehrssicherheit, Komfort und Bodenschutz in einem Fahrzeug zu vereinen“, erklärt Prof. Johanning. Die entscheidende und technisch anspruchsvolle Schnittstelle sei dabei das Fahrwerk. „Lösungen in diesem Bereich waren bisher Kompromisse, da sie spezifisch für einzelne Anhänger und Arbeitsaufgaben ausgelegt wurden“, sagt der Ingenieur.
In der Entwicklungskooperation mit der Firma Ludwig Bergmann wurden die vielfältigen Anforderungen in ein klares innovatives Konzept übersetzt, das den Namen „smartCHASSIS“ trägt. Dabei handelt es sich um eine mechatronische Trägerplattform für unterschiedliche Aufbauten und Applikationen von Starrdeichselanhängern.
„Sowohl bekannte als auch gänzlich neue Funktionalitäten können wir damit in einem intelligenten Fahrwerk vereinen“, so Prof. Johanning. Aktive Wankstabilisierung, automatische Niveauregulierung, bodenschonendes Traktionsmanagement, hydraulische Fahrwerkseinstellung und exakte Wiegefunktion sind optimal aufeinander abgestimmt und in einem modularen System kostengünstig zusammengefasst.
Field Robot Event 2016, Haßfurt, "Team der Hochschule Osnabrück ist Feldroboter-Weltmeister 2016"
Field Robot Event 2015, Maribor, "Feldroboter gegen Wassermangel"
Field Robot Event 2014, Bernburg, "Feldroboter kommunizieren erfolgreich"
Field Robot Event 2013, Prag, "Osnabrücker Feldroboter beim Navigieren unschlagbar"
2. Platz beim Field Robot Event 2012 in Venlo/Niederlande
Das Field Robot Team der Hochschule Osnabrück hat mit dem Feldroboter „FlowerPower“ am International Field Robot Event 2012 teilgenommen, welches diesmal in die Floriade in Venlo/Niederlande eingebunden war. Statt in Maisfeldern mussten die Roboter diesmal in Rosenfeldern navigieren und komplexe Aufgaben lösen. Das Team der Hochschule, bestehend aus Kevin Bilges, Patrik Ernst, Marc-Alexandre Favier, Susanne Fittje, Manuel Mosch, Hendrik Oltmann, Andreas Trabhardt und Michael Uden hat die Software komplett auf ROS (Robot Operating System) umgestellt, einen Aktor zur Aufnahme von Rosentöpfen konstruiert, die Bildverarbeitung zur Detektion markierter Töpfe entwickelt und zahlreiche weitere technische Aufgaben gelöst. Trotz der erheblichen Komplexität und des Umfangs der Arbeiten konnte „FlowerPower“ rechtzeitig zum Event zum Laufen gebracht werden. Für die Kooperation mehrerer Roboter („Cooperation Task“) hat es das Team zusammen mit HELIOS (TU Braunschweig) sogar auf das Siegerpodest geschafft, es konnte ein zweiter Platz erreicht werden.
Neben Prof. Ruckelshausen wurde das Projekt von den wissenschaftlichen Mitarbeitern Axel Höh und Andreas Linz (Laborbereich Elektronik / Kommunikation) betreut. Die Firmen, Amazonen-Werke, Nanotec, Sick und Exsys unterstützen das Team finanziell.
2012 - Grenzenlose Begeisterung für Roboter: Osnabrücker Hochschulen erhielten Sonderpreis beim “SICK Robot Day“
Auf dem Gebiet der Robotik arbeiten die Hochschule und die Universität Osnabrück eng zusammen: sowohl auf wissenschaftlicher als auch auf studentischer Ebene. Jetzt hat ein gemeinsames Team beider Osnabrücker Hochschulen einen Sonderpreis beim internationalen Wettbewerb “SICK Robot Day“ erhalten.
Alle zwei Jahre lobt der renommierte Hersteller von Sensoren, die SICK AG aus dem baden-württembergischen Waldkirch, einen Wettbewerb aus. Im Internet veröffentlicht das Unternehmen dabei eine knifflige Aufgabe für autonome Roboter. Ein gutes halbes Jahr haben dann Teams aus aller Welt Zeit, solche selbstgesteuerten Roboter herzustellen und zu programmieren, um beim Wettbewerb ihre Kräfte zu messen.
Beide Osnabrücker Hochschulen haben schon am SICK Robot Day erfolgreich teilgenommen. 2007 hat das Uni-Team den zweiten Platz belegt; die gleiche Platzierung erzielte zwei Jahre später der Hochschul-Wissenschaftler Andreas Linz mit seinem Roboter »Zero2Nine«. Beim diesjährigen Wettbewerb sind die beiden Hochschulen gemeinsam angetreten: Informatik- und Mechatronik-Studenten entwickelten von Februar bis Oktober einen Roboter fürs Billard-Spiel einer besonderen Art.
Die Aufgabe der SICK AG hatte es in sich: Roboter sollten in einer überdachten Arena farbige Bälle in entsprechend markierte »Taschen« befördern. Dabei mussten bei jedem Durchlauf drei Roboter gegeneinander antreten; Farben wurden ihnen zugeteilt: Für jeden »richtigen« Ball in der eigenen Tasche gab es Punkte, für eingefangene Bälle der Gegner Punkteabzug. Es galt, zahlreiche Spielregeln zu berücksichtigen: Wie groß dürfen Roboter sein? Wie sollen sie sich bei Gefahr einer Kollision verhalten? Welche Hilfsmittel stehen zur Verfügung? – Zu all diesen und vielen anderen Aspekten gab es strenge Vorschriften.
»Etliche Wochen Vollzeit haben die Studenten an der Aufgabe gearbeitet«, sagt Thomas Wiemann, wissenschaftlicher Mitarbeiter des Instituts für Informatik der Universität Osnabrück. Die von ihm mitbetreute Uni-AG »Wissensbasierte Systeme« befasste sich mit der Frage: Wie kann der Roboter Bälle und die eigene ‚Tasche‘ erkennen und diese anfahren? Die Mechatronik-Studenten der Hochschule mit Team-Leiter Andreas Linz entwickelten die Hardware zum Aufnehmen der Bälle und die benötigte Ansteuerungs-Software. In einem Raum, wo die Hochschul-Studenten sonst ihre Roboter für den internationalen Field Robot Event entwickeln, wurde eine Testarena aufgebaut, um den neuentwickelten Roboter namens Kurt unter Wettkampfbedingungen zu testen.
Der hohe Aufwand hat sich gelohnt: Beim Wettbewerb, an dem 15 Hochschulteams aus Tschechien, Italien und Deutschland teilnahmen, erhielt das Osnabrücker Team „Ball Collector 3000“ einen Sonderpreis. Es hat sich gezeigt: Nicht nur die Robotik-Fachleute beider Hochschulen profitieren von ihrer Kooperation – auch Studenten der Informatik und Mechatronik haben in einem interdisziplinären Team einen beachtlichen Erfolg erzielt. Und die beiden Betreuer, Andreas Linz und Thomas Wiemann, wollen auch beim nächsten SICK Robot Day wieder mit einer gemeinsamen Mannschaft antreten.
“Die Chemie stimmt: sowohl beruflich als auch persönlich.“ So beschreibt Thomas Wiemann, die Kooperation mit dem Labor für Mikro- und Optoelektronik der Hochschule Osnabrück. Und auch Andreas Linz, der im Hochschullabor an intelligenten Sensorsystemen arbeitet, bestätigt: “Wir ergänzen uns fachlich sehr gut und die Zusammenarbeit macht richtig Spaß!“ Ihre Chefs, die Professoren Dr. Joachim Hertzberg von der Uni und Dr. Arno Ruckelshausen von der Hochschule , arbeiten auch in Forschungsvorhaben zusammen.
Erfolg für das Osnabrücker Field Robot Team 2011 in Dänemark
Das Team der Hochschule Osnabrück belegte beim Internationalen Field Robot Event 2011 in Dänemark den dritten Platz.
Bereits zum achten Mal nahm die Hochschule Osnabrück mit ihrem Team am internationalen Field Robot Event teil. Hintergrund der Veranstaltung ist die zunehmende Bedeutung von Elektronik, Informatik und Mechatronik in der Agrartechnik. Die intelligente Unkrauterkennung ermöglicht beispielsweise sowohl ökonomische als auch ökologische Verbesserungen.
Auf Grundlage der professionellen Roboterplattform „Volksbot“ von Fraunhofer hat das IuI-Team mit viel Kreativität und Spaß die Robustheit des Systems verbessert. Dafür haben die Osnabrücker intelligente bildgebende Sensoren wie Laserscanner und Kameras und mechanische Optimierungen eingebaut. Ihr Roboter war so in der Lage, starke Unebenheiten und Steine zu überwinden oder Unkräuter zu erkennen und zu beseitigen.
Die Teammitglieder Nils Feldkämper (Team-Captain), Patrik Ernst, Kevin Christoph Bilges, Hendrik Dirk Oltmann, Andre Grüter, Tobias Schüürhuis, Markus Pesch und Marc-Alexandre Favier mussten sich nicht nur der Konkurrenz von 18 weiteren Teams stellen, auch das Wetter bereitete Probleme. Der anhaltende Regen sorgte für erschwerte Bedingungen, so dass die Roboter sich inmitten von Schlamm und Matsch durch kurvige Maisreihen kämpfen mussten.
Umso größer war die Freude des Teams, das vor allem aus Studierenden der Programme „Elektrotechnik“ (Vertiefung Elektronik / Kommunikation) und „Mechatronic Systems Engineering“ besteht, über den dritten Platz.
„Für den Freestyle-Wettbewerb haben wir uns etwas ganz Besonderes ausgedacht“, erklärt Prof. Arno Ruckelshausen, der das Projekt koordiniert hat. „Die Studierenden haben auf einer Optokopter-Plattform eine intelligente Kamera angebracht und damit eine Reh-Erkennung realisiert.“ Die Plattform wird mithilfe von acht kreuzförmig angeordneten Propellern in der Luft gehalten und kann wie ein Helikopter auch in der Luft stehen. Mit der eingebauten intelligenten Kamera können Rehe so von oben erspäht werden. Für diese Idee wurde das Team in dem Freestyle-Wettbewerb mit dem zweiten Platz belohnt.
Neben Prof. Ruckelshausen wurde das Projekt von den wissenschaftlichen Mitarbeitern Andreas Linz (Laborbereich Elektronik / Kommunikation) und Daniel Mentrup (Forschungsprojekt Sensorik / Systemtechnik) betreut. Die Firmen Amazonen-Werke, Electronic Assembly, Sick und iNOEX unterstützten das Team finanziell.
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