Die vorliegende Arbeit wurde im Rahmen der Bachelor-Thesis im Studiengang Maschinentechnik an der
Hochschule Luzern, Technik und Architektur, erarbeitet. Sie befasst sich mit der Entwicklung eines
Simulationsmodells für einen Feldroboter. Im Fokus der Modellierung stand ein fahr- und lenk-bares Modell
auf unebenem Terrain, an welchem anschliessend nichtlineare Leistungsgrenzen des Roboters, wie die der
Traktion untersucht werden sollte. Als Basis für die Modellentwicklung diente der Aufsitzmäher «AS 940
Sherpa 4WD» der Firma AS Motor. Die Diplomarbeit ist ein Teilprojekt des Projektes «ARAWEX - A
Rather Advanced Weed Exterminator», einer Initiative der Hochschule Luzern, welche eine pestizidfreie und
nachhaltige Entfernung von Unkraut auf landwirtschaftlichem Boden durch einen autonomen Roboter
ermöglichen soll.
Das Simulationsmodell wurde mit der Software Python 3.8.3 erstellt. Dazu wurde in einem ersten Schritt
nach vorhandenen Simulationen recherchiert, um bei Bedarf bestimmte Aspekte einfliessen lassen zu können.
Anschliessend wurde ein Basismodell erstellt, welches sich anhand einer Leistung und einem Lenkwinkel
bewegen und steuern lässt. Somit können Daten zur Beschleunigung, der Ge-schwindigkeit und der Position
generiert werden. Neben dem Basismodell wurde ein erster Ansatz eines Traktionsmodells entwickelt. Es
beruht auf dem Prinzip des Kamm’schen Kreises und zeigt Grenzwerte durch den Einfluss der äusseren
Kräfte auf. Das Simulationsprogramm wurde schliesslich anhand verschiedener Szenarien validiert.
Das Ergebnis der Arbeit ist somit ein Simulationsmodell, mit welchem sich erste Daten generieren lassen,
jedoch im Bereich der Programmierung noch Verbesserungspotential aufweist. Es bildet ein erstes Modell,
welches in weiteren Schritten immer weiter verfeinert und verbessert werden kann.
This dissertation was developed as part of the Bachelor's thesis in the Mechanical Engineering course at the
Lucerne University of Applied Sciences and Arts, Engineering and Architecture. It deals with the
development of a simulation model for a field robot. The model's focus was a driveable and steer-able model
on uneven terrain, where non-linear performance limits of the robot such as traction were to be investigated.
The ride-on mower "AS 940 Sherpa 4WD" from AS Motor served as the basis for the model development.
The diploma thesis is a subproject of the project "ARAWEX - A Rather Ad-vanced Weed Exterminator", an
initiative of the Lucerne University of Applied Sciences and Arts, which aims to enable a pesticide-free and
sustainable removal of weeds from agricultural soil by an autonomous robot.
The simulation model was created by using Python 3.8.3 software. In a first step, existing simulations to
include certain aspects if required were researched. Subsequently, a basic model was created, which can be
moved and controlled based on power and a steering angle. Thus, data on acceleration, speed and position
can be generated. In addition to the basic model, the first approach of a traction model was developed. The
traction model is based on Kamm's circle and shows limit values due to external forces' influence. Finally, the
simulation program was validated by using different scenarios.
The result of this thesis is a simulation model that can generate initial data. However, the programming part
of this thesis is not in final state. It is only a first model, which can be refined and improved in further steps.