Lely ontwikkelt vijfde generatie melkrobot met Festo

Lely wil het leven van melkveehouders zo plezierig mogelijk maken. Steeds minder boeren blijken namelijk bereid het harde werk van de huidige generatie in de agrarische sector voort te zetten. Lely heeft zich ten doel gesteld om alle repeterende werkzaamheden in koeienstallen te automatiseren – van melken tot aan het reinigen van de stal. Bovendien adviseert Lely zijn klanten hoe zij, door de inzet van managementsystemen, hun bedrijf kunnen optimaliseren.

De automatisering helpt om zwaar en monotoon werk te vermijden en hogere opbrengsten te realiseren, om te kunnen voldoen aan de stijgende vraag naar melkproducten bij een groeiende wereldbevolking. Met de automatisering is een 24-uursbedrijf mogelijk waarin de boer slechts in uitzonderingssituaties zelf hoeft in te grijpen en waarbij de grootst mogelijke vrijheid voor de dieren gegarandeerd is. Een centrale oplossing daarvoor is de Astronaut-melkrobot van Lely, die het bedrijf in 1995 voor het eerst introduceerde en waarvan in april vorig jaar de vijfde generatie op de markt verscheen.

De Astronaut A5 is een doorontwikkeling van de vorige modellen A3 en A4. Met de nieuwe generatie heeft Lely het koecomfort verder verbeterd door de nieuwe hybride arm, die stil, snel, energiezuinig en nauwkeuriger is. Doordat de arm tijdens het melken heel direct en soepel de bewegingen van de koe volgt en dicht bij de uier blijft, kan hij in geval van onverwachte bewegingen sneller corrigeren. Dit zorgt voor een snel en goed melkproces, zelfs bij vaarzen.

Net als bij eerdere generaties werkte Lely ook voor de ontwikkeling van de A5 samen met Festo, dat inmiddels is uitgegroeid van een componentenleverancier tot de huidige strategische businesspartner. Wat begon met de levering van servopneumatische onderdelen bij de Astronaut A3 is uitgemond in de gezamenlijke ontwikkeling van de robotarmoplossing voor de A5, met elektrische assen van Festo en bijbehorende software. De marktexpertise en koekennis van Lely werden gekoppeld aan de automatiseringservaring van Festo.

Hybride

Als de koe de melkbox betreedt, wordt ze geïdentificeerd en bepaalt de managementsoftware van Lely of ze kan worden gemolken. Pas daarna start het melkproces. Elke koe draagt een kleine chip waarop gegevens zijn opgeslagen zoals grootte, gewicht, aanbevolen hoeveelheid voer en het tijdstip waarop de koe voor het laatst is gemolken.

‘We moeten er rekening mee houden dat een koeienstal een extreem ruwe omgeving is’, vertelt Festo-accountmanager Arnoud Nieuwdorp. ‘Er is veel vuil, de luchtvochtigheid is hoog, net als de ammoniakconcentratie. Daarnaast is het mogelijk dat de koeien af en toe tegen de assen van de robot trappen. En ondanks alles moet toch altijd worden gemolken. Betrouwbaarheid is dus cruciaal.’

In de Astronaut A5 beweegt de hybride arm met twee elektrocilinders van Festo en een speciaal voor Lely aangepaste horizontale tandriemas. Door de gladde oppervlakken van het cleanlookdesign kunnen de cilinders eenvoudig worden gereinigd en zijn ze ook minder gevoelig voor verontreinigingen. Maatwerkmotoren drijven de assen aan. De totaaloplossing voor de positionering van elektromechanische aandrijvingen en formaatverstelling bestaat uit een onderhoudsvrije en slijtvaste ec-motor en een motorcontroller met geïntegreerde vermogenselektronica. Dat verkort de installatietijd, bespaart kabels, verhoogt de elektromagnetische comptabiliteit en reduceert de benodigde ruimte.

Vergeleken met de servopneumatische of hybride modellen van de vorige modelgeneraties biedt de elektrisch aangedreven robotarm van de Astronaut A5 duidelijke voordelen. Nieuwdorp: ‘De bewegingen zijn zachter. Bovendien is het systeem energie-efficiënter en sneller, omdat een tijdbesparing van dertig procent bij het plaatsen van de melkbekers aan de koe wordt bereikt. Daarnaast verkorten de snelverbindingen de installatietijd.’

‘Ook de kosten voor het gebruik en onderhoud en daarmee de total cost of ownership vallen lager uit’, vult Jan Bredau, hoofd systeemengineering bij Festo in Esslingen, aan.

Farm 4.0

In de mechatronische oplossing van Lely en Festo werkt niets zonder software. ‘Daarbij profiteren we van de knowhow van Festo, zodat wij ons kunnen focussen op onze kerncompetenties in de ontwikkeling van het Astronaut-melksysteem’, vertelt Martijn Boelens, vicepresident Customer Solutions bij Lely.

Daarbij konden de Festo-engineers in Delft terugvallen op het applicatiesoftwareteam in het hoofdkantoor van Festo in het Duitse Esslingen, dat de motionsoftware voor het bewegen van de geheel geautomatiseerde melkrobot ontwikkelde. ‘Dat team ontwikkelt softwarebouwstenen voor de specifieke behoefte in klantprojecten, die weer kunnen worden hergebruikt in andere projecten’, legt Bredau uit. De applicatiesoftware is geïmplementeerd via functionele bouwstenen, bibliotheken of voorbeeldprogramma’s. De focus ligt op de IEC 61131-3-taal Codesys en controllers van Festo. Het team simuleerde de softwarefuncties in Matlab/Simulink.

De ervaringen uit de complexe bewegingstaken van de melkrobot met bijvoorbeeld softmotion worden weer ingezet bij het maken van andere softwarebibliotheken. Bredau: ‘Het voordeel voor onze klant is dat bewegingsprocessen eenvoudig via een intuïtieve interface kunnen worden geparametreerd – helemaal zonder programmeerkennis.’

Lely en Festo gaan samen door op de ingeslagen weg. De toekomstige trends in Farm 4.0 sluiten mooi aan op het T4C-managementsysteem van Lely, dat koespecifieke informatie levert over de gezondheid en vruchtbaarheid, of de hoeveelheid en kwaliteit van de melkproductie voor voerleveranciers of dierenartsen. Nieuwe onderwerpen waarover wordt gesproken zijn condition monitoring en voorspellend onderhoud. Ook overweegt Lely nieuwe businessmodellen voor zijn machines – zoals melken as a service – hoewel de vaak conservatieve gebruikers daar nu nog geen belangstelling voor hebben.