Oft ist es schwierig Anhand der Themen der Abschlussarbeiten zu unterschieden ob sie durch das FG AgMech oder das FG KM betreut werden.

In einer gemeinsamen Liste beim FG KM werden alle Themen aufgeführt.

Die Hinweise zur Erstellung von Abschlussarbeiten und die Sammlung der Abschlussarbeiten sind für alle Interessenten aus FG KM und FG AgMech gültig.

http://www.km.tu-berlin.de/menue/lehre/abschlussarbeiten/

Prof. Dr.-Ing. C. Weltzien leitet am Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie (ATB) die Abteilung Technik im Pflanzenbau. Am ATB gibt es sehr vielfältig Aufgaben für studentische Arbeiten. Durch die personelle Anbindung an die TU Berlin ist die Betreuung sichergestellt.

Alle Studienarbeiten am ATB sind wissenschaftlich ausgerichtet und daher idealerweise Masterarbeiten. Die Forschung des ATB betrachtet dabei die Schnittstelle zwischen Technik und Biologie. 

Schwerpunkte der Abteilung Technik im Pflanzenbau sind:

• Automatisierung und Feldroboter
  • Steuerung mechatronischer Systeme für mobile Arbeitsaufgaben im Feld
  • Navigation, Maschinensteuerung, Umfelderkennung
  • Verbindung von Arbeitsaufgabe und Fahraufgabe
  • Entwicklung autonomer Systeme zur Datenerhebung und Probennahme

• Datenerfassung - Sensortechnik
  • Erfassung von landwirtschaftlich wichtigen Parametern des Bodens, der Pflanzen und der Umwelt inklusive der Analyse der Sensordaten vor Ort
  • Bildgebende Verfahren und Spektroskopie, in verschiedenen charakteristischen Wellenlängen
  • mechanische, elektrische, chemische, biologische Sensoren
  • Integration in mobile Systeme (Traktor, Roboter, Drohnen)

• Datenanalyse - Methoden
  • Modellierung von Pflanzenbeständen, ableitung von morphologischen Parametern aus 3D Punktwolken
  • 2D Bildanalyse mittels maschinellem Lernen und KI (deep learning imaging): z.B. zur Erkennung von Pflanzenarten und Pflanzenzustand (Krankheiten, Stress) 
  • Sensor- und Datenfusion

Jede studentische Arbeit umfasst:

• Literaturrecherche, Arbeits- und Versuchsplanung
• Konzeption und Umsetzung eines Messsystems in Hardware und Software
• Testmessungen mit der Zielhardware am Standort ATB, Potsdam
• Algorithmen zur Datenauswertung
• Dokumentation

Passend zum DIGITALEN SEMESTER können verschiedene Themen im Bereich der SIMULATION mit Matlab/Simulink, ROS und V-REP angeboten werden:

* Fusion von relationaler (Abstandssensoren) und prädiktiver (Satellitennavigation) Navigationsansätzen zur Pfadoptimierung. Beinhaltet Fahrzeugversuche zur Validierung der Ergebnisse.

* Entwicklung modularer Fahrzeugmodelle und Kalibrierroutinen zur simulativen Erprobung und Optimierung von Pfadfolgesteuerungen. Feldversuche zur Validierung der Ergebnisse.

* Konzept und Simulation eines Sicherheitssystems für autonome-Offroad-Navigation in Obstgärten

Beispiele für weitere Themen sind hier aufgeführt - eigene Themen sind auch möglich - bitte fragen sie bei Interesse nach.

FELDROBOTER

Thema 1: Roboter zur mechanischen Unkrautregulierung  - Vergleichsstudie 

Die Entwicklung zu immer weniger Pestizideinsatz erfordert alternative, mechanische Ansätze zur Unkrautregulierung. Diese verursachen jedoch einen wesentlich höheren Arbeitsaufwand. Um die Umwelt-Vorteile der mechanischen Unkrautregulierung nutzbar zu machen und dennoch den personalaufwand gering zu halten werden aktuell vielfach Unkraut-Jäte-Roboter entwickelt. Ziel dieser Arbeit ist es den Stand der Technik zu erfassen und die Entwicklungspotentiale zu beschreiben.

• Problemanalyse und Stand der Technik zu Feldrobotern zur mechanischen Unkrautregulierung
• Vergleich aller am Markt befindlichen Systeme und
• Entwurf eines eigenen Konzeptes 

Thema 2: Autonome-Offroad-Navigationssysteme - Entwicklung eines Teach-In Systems für die Pfadplanung in Obstgärten

Der einfachste Pfadplanungsansatz für autonom fahrende landwirtschaftliche Maschinen ist das kopieren eines manuell gesteuerten Pfades mittels "Teach-In". Teach-In bedeutet das Steuerungssystem zeichnet zunächst alle Positionen während einer manuell gesteuerten Fahrt auf, anschließend können die aufgezeichneten Positionen als Sollpfad für die Navigation genutzt werden. Ziel dieser Arbeit ist der Aufbau eines Tech-In Navigationssystems sowie die Validierung der Fahrspurgenauigkeit unter verschiedenen realen landwirtschaftlichen Einsatzbedingungen.

• Problemanalyse und Stand der Technik zu Teach-In Systemen für die autonome Offroad-Navigation
• Konzeption und Umsetzung eines Versuchsaufbaus zur Erfassung der Wegpunkte bei manueller Navigation und Ermittlung der Pfad-Ungenauigkeiten bei autonomer Offroad-Navigation in Hardware und Software (autonomes Fahrzeug mit Navigationssystem inkl. Teach-In Funktion vorhanden)
• Durchführung und Auswertung von Versuchen 

Thema 3: Autonome-Offroad-Navigationssysteme: Untersuchung der Robustheit von Offroad-Navigation in Obstgärten

Die meisten Arbeiten in der Landwirtschaft sind sehr zeitkritisch, Maschinenausfälle während der Ernte können Totalausfälle verursachen. Navigationssysteme in Landwirtschaft müssen daher sehr Robust sein. Ziel der Arbeit ist es die Kriterien und einen Versuchsaufbau zur Überprüfung der Robustheit von Navigationssystemen in der Landwirtschaft zu entwickeln und zu erproben.

• Problemanalyse und Stand der Technik zur autonomen Offroad-Navigation 
• Konzeption und Umsetzung eines Versuchsaufbaus zur Erfassung der Robustheit autonomer Offroad-Navigation in Hardware und Software (Signalausfälle, Fehleranfälligkeit, Überbrückungstechniken)
• Durchführung und Auswertung von Versuche

Thema 4: Autonome-Offroad-Navigationssysteme: Sicherheitsaspekte beim autonomen Fahren in Obstgärten

Einer der wichtigsten offenen Punkte beim autonomen Fahren sind die Sicherheitsaspekte. Die Schwerpunkte im landwirtschaftlichen Einsatz sind andere als im Straßenverkehr. Ziel der Arbeit ist es geeignete Sicherheitskriterien für das autonome Fahren in Obstgärten zu erfassen und darauf aufbauend ein Sicherheitssystem zu konzeptionieren. Die Umsetzung und Validierung erfolgt in einer Simulationsumgebung. 

• Problemanalyse und Stand der Technik der Sicherheitstechnik für Offroad-Navigation
• Konzeption eines Sicherheitssystems
• Entwurf und Umsetzung in einer Simulationsumgebung (V-REP)
• Durchführung und Auswertung von Simulationen

 SENSOREN

Thema 5: Entwicklung eines Sensorkopfs für spektral-optische Messung von Böden im Nahbereich

Ziel: Entwicklung von Sensorsystemen zur präzisieren Messung von Bodeneigenschaften mittels diffuser Reflexion und mobilen Vis- und NIR-Spektrometern.

• Analyse der am ATB verfügbaren Systeme, Erfassung und Beurteilung von Fehlerquellen, insbesondere Einfluss des Abstands, Footprint, Fremdlicht, Schwankungen der Kunstlichtquelle
• Konzeption einer Lösung mit größere Abstand. Elimination von Fremdlicht durch Differenzbildung bei alternierender Beleuchtung, Kontrolle der Kunstlichtquelle,  ->
  • Erarbeitung von Hardwarelösung (z.B. mit Chopper Wheel, Beleuchtung)
  • Erarbeitung von Softwarelösung (Spektrometersteuerung)

Thema 6: Erfassung des Steingehalts von Böden durch Akustische Messungen

Steine sind Störfaktoren im Pflanzenbau, sie stören die Maschinen bei der Bodenbearbeitung, verhindern die optimale Platzierung der Saat / den Feldaufgang. Darüber hinaus sind die Eigenschaften von Steinen sind Störgrößen bei der messtechnischen Bodencharakterisierung, denn Bodensensoren werden auf Bodenproben ohne Steinbesatz kalibiriert. Um Böden mit hohem Steinbesatz korrekt charakterisieren zu können muss der Einfluss, d.h. die MEnge an Steinen im Feld bestimmt werden. Hierzu gibt es bislang keine Messtechnik. Ziel der Arbeit ist es, ein Sensorsystem zu entwickeln welches aktustische Signale analysiert, die bei Steinkontakt der Werkzeuge bei der Bodenbearbeitung entstehen (klopfen, klingeln) um den Prozentualen Steinbesatz abzuleiten. 

• Problemanalyse und Stand der Technik
• Konzeption und Umsetzung eines Messsystems (Hardware, Software),
• Entwurf und Umsetzung des Versuchsaufbaus für Labor und Feldversuche
• Versuchsdurchführung und
• Auswertung der Messungen, Ergebnissdiskussion und Dokumentation

Thema 7: Messung des vertikalen Durchdringungswiderstands von Böden (Bodentiefeprofilen) über Bohrervorschub

Die Dichte der Böden ist ein wichtiges Kriterium für die Bodenfruchtbarkeit und somit für die Pflanzenproduktion. Die Bodendichte kann durch Unterschiede in der Bodenstruktur (Lagerungsdichte) oder extrinsische Verdichtungseffekte lokal sehr stark variieren. Daher sind Messsysteme notwendig welche die Bodendichte kleinräumig erfassen können. Hier soll ein Messsystem entwickelt werden welches den Vorschub eines Bodenprobennehmers (Schlagbohrer) beim Eindringen in den Boden analysiert um daraus relative Unterschiede in der Lagerungsdichte des Bodens abzuschätzen.

• Problemanalyse und Stand der Technik
• Konzeption und Umsetzung eines Messsystems (Hardware, Software),
• Entwurf und Umsetzung des Versuchsaufbaus für Labor und Feldversuche
• Durchführung von akustischen Messungen in diversen Messzyklen,
• Analyse der Messwerte, Ergebnis Diskussion und Dokumentation

Thema 8: Messung des horizontalen Durchdringungswiderstands von Böden (Werkzeugwiederstand bei Bodenbearbeitung)

• Problemanalyse und Stand der Technik
• Konzeption und Umsetzung eines Messsystems (Hardware, Software),
• Entwurf und Umsetzung des Versuchsaufbaus für Labor und Feldversuche
• Durchführung und Auswertung von Messungen

Thema 9: Messaufbau für die spektral-optische Analyse von mit Partikeln beaufschlagter Flüssigkeiten

• Konzeption und Umsetzung eines Messsystems (Hardware, Software),
• Probengewinnung, Proben­konditionierung,
• optische Messung (Reflektion und/oder Transmission).

Thema 10: Entwicklung von Messsystemen zum Biodiversitätsmonitoring

• Problemanalyse und Stand der Technik: Indikatoren und potentielle Messsysteme für Biodiversität
• Konzeption und Umsetzung eines Versuchsaufbaus zur Erfassung ausgewählter Biodiversitätsparameter (Hardware, Software)
• Durchführung und Auswertung von Versuchen