Sportrasen (z.B. auf Pferderennbahnen, Fußball- und Golfplätzen) wird ohne Rücksicht auf die natürlichen Bedürfnisse der Gräser ganzjährig genutzt. Dabei werden sehr hohe Anforderungen an die Ebenflächigkeit, Stand- und Scherfestigkeit sowie die Oberflächenhärte und Narbendichte gestellt. Die internationalen Anforderungen an die Rasenqualität nehmen stetig zu, weshalb die Qualitätssicherung zunehmend an Bedeutung gewinnt. Die Bewertung der Rasenqualität erfolgt mithilfe verschiedener Messgeräte und -methoden. Bisher werden alle Messungen zur Bewertung der Rasenqualität manuell durchgeführt. Ein engmaschiges Screening der gesamten Rasenfläche wird aufgrund des hohen personellen und zeitlichen Aufwandes nicht durchgeführt.
Auf dem Innovationstag Mittelstand 2024 wurde das noch laufende Forschungs- und Entwicklungsprojekt RoboSoil aus dem Netzwerk ProAnimalLife vorgestellt. Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines autonomen Robotersystems zur automatisierten Erfassung und Bewertung der Qualität von Sportrasen. Mithilfe optischer und mechanischer Sensorik sowie KI-basierter Auswertealgorithmen soll erstmals eine automatisierte und objektive Beurteilung der Rasenqualität möglich werden.
Robotersystem mit Multisensoreinheit
Ziel ist daher die Entwicklung eines autonomen mobilen Robotersystems mit einer modular einsetzbaren Multisensoreinheit zur automatisierten Erfassung und objektiven Bewertung qualitätsbestimmender Parameter von hochbeanspruchten Naturrasenflächen im Profisportbereich. Im Rahmen des FuE-Projektes soll die prototypische Anwendung am Beispiel des Profifußballs demonstriert werden.
Das Robotersystem soll als autonome mobile Trägerplattform für die zu entwickelnde Multisensoreinheit dienen und in der Lage sein, definierte Messkampagnen vollautomatisch durchzuführen. Für das Robotersystem muss hierfür ein autonomes Navigationssystem entwickelt werden, um die jeweiligen Messpunkte auf dem Spielfeld selbstständig und sicher anfahren zu können. Für die Kommunikation zwischen der Multisensoreinheit und dem Robotersystem, die Steuerung der kompletten Messelektronik sowie die Datenanalyse soll ein Embedded-System als zentraler Kommunikationsknoten entwickelt werden. Die Multisensoreinheit soll einen modularen Aufbau aufweisen und je nach Anwendungsszenario mit unterschiedlichen Sensormodulen zur mechanischen und optischen Charakterisierung der Raseneigenschaften im Sinne eines Baukastensystems ausgestattet werden können. Die zu entwickelnden Sensormodule müssen derart gestaltet werden, dass der Ablauf der Messwerterfassung vollautomatisch durchgeführt werden kann. Um die Sensormodule für die Messung sicher am Messpunkt positionieren zu können, muss eine geeignete Aktorik für das Robotersystem entwickelt und integriert werden, ohne dass dabei die Funktion oder Bewegungsfreiheit des Roboters eingeschränkt wird.
Zur Ermittlung der mechanischen Raseneigenschaften sollen zwei kompakte elektromechanische Messsysteme als Module für die Multisensoreinheit entwickelt werden. Das erste zu entwickelnde Messmodul soll dabei die automatisierte Erfassung des Eindringwiderstandes und der Scherfestigkeit der Rasentragschicht ermöglichen. Der qualitätsbestimmende Parameter Oberflächenhärte soll durch das zweite zu entwickelnde Messmodul erfasst werden.