Webanwendung zur Fernsteuerung und Überwachung von Agrarrobotern

HYDRIVE ENGINEERING stand vor der Herausforderung, Feldroboter im agrarwirtschaftlichen Einsatz dezentral und zuverlässig überwachen sowie steuern zu können. Die Nutzung dynamischer IP-Adressen, wechselnder Einsatzorte und eingeschränkter Internet-Infrastruktur erschwerten die kontinuierliche Kommunikation zwischen Operator und Roboterflotte. Wichtige Betriebsdaten – wie Livestreams, Diagnose- und Statusinformationen – mussten in Echtzeit aggregiert und auf unterschiedlichen Geräten verfügbar gemacht werden. Hinzu kamen steigende Anforderungen an die Sicherheit, da sensible Maschinen- und Nutzerdaten über das Internet übertragen werden. HYDRIVE benötigte zudem die Möglichkeit, Aufgaben, Routen und Betriebsparameter zentral und intuitiv zu verwalten und zeitnah an die Roboterflotte zu übermitteln. Diese Anforderungen setzten eine performante, leicht wartbare und sichere Plattform voraus, auf die verschiedene Anwendergruppen unabhängig vom Aufenthaltsort zugreifen können.

Wir entwickelten eine modulare Webanwendung, die Echtzeitfernüberwachung und Steuerung der Agrarroboter von HYDRIVE ermöglicht. Die Applikation wurde mit React und NextJS umgesetzt und bietet eine performante Benutzeroberfläche sowie ein präzises Maschinenmanagement. Über die Integration eines Linux-basierten Webservers mit statischer IP und Reverse Proxy (Nginx) stellen wir eine geschützte Netzwerkarchitektur und sichere Kommunikationswege bereit. Die Verbindung erfolgt durch WebSocketSecure (WSS), um alle Daten (Kamerastream, Maschinenstatus, Diagnosen) verschlüsselt zu übertragen. Die Anwendung zeigt Live-Videostreams, verarbeitet Status-/Diagnosedaten des Roboters und verwaltet Missionsdaten (einschließlich Aufgaben und Streckenführung). Mithilfe von NodeJS und WebSockets werden ROS2-basierte Maschineninformationen nahezu verzögerungsfrei an die Oberfläche geliefert. Zusätzlich ermöglicht die Plattform eine einfache Nutzerauthentifizierung, Maschinenprofilverwaltung und Lastverteilung. Die Architektur ist skalierbar für potenzielle Datenbankintegration und Erweiterung um mobile Clients vorbereitet.

Zu den größten Herausforderungen gehörte der Aufbau einer stabilen Netzwerkarchitektur bei wechselnden IP-Adressen und die Minimierung der Kommunikationslatenz. Die unterschiedlich verfügbaren Internetverbindungen an dezentralen Einsatzorten der Roboter erforderten Alternativkonzepte wie Tunnelverbindungen und dynamisches DNS-Management. Die Integration heterogener Technologien – darunter ROS2 auf den Robotern, NodeJS/React im Backend und Frontend, sowie WebSockets für die schnelle Datenübertragung – erforderte ein ausgereiftes Schnittstellendesign und eine durchdachte Modularisierung der Systemarchitektur. Die Performanceoptimierung, insbesondere für Livestreams und Maschinendaten, musste so umgesetzt werden, dass die Latenz unter 100 ms lag. Zusätzliche Komplexität ergab sich bei der Implementierung robuster Zugriffsrechte und Datensicherungsmechanismen, um sowohl Sicherheit als auch Benutzerfreundlichkeit zu garantieren. Die technische Synergie zwischen Messe-Demonstrator und produktivem System forderte hohe Flexibilität im Entwicklungsprozess.

Wir konnten HYDRIVE ENGINEERING mit einer zukunftssicheren, robusten und performanten Plattform ausstatten. Die Webanwendung ermöglicht eine effiziente, sichere und ortsunabhängige Steuerung und Überwachung ihrer Agrarroboter. Die erarbeitete Lösung senkt Betriebskosten durch bessere Informations- und Prozesszugänglichkeit, erhöht die Betriebssicherheit und ist flexibel für zukünftige Erweiterungen, wie z. B. Mobilintegration oder umfassende Datenanalysen, ausgelegt. Insbesondere die modulare Architektur und geringe Latenz ermöglichen schnelle Reaktionen und effiziente Arbeitsabläufe im Feld. Das System wurde erfolgreich als Messedemo implementiert und steht für den weiteren Ausbau und produktiven Einsatz bereit.

HYDRIVE ENGINEERING GMBH ist ein innovatives Unternehmen aus Freital bei Dresden, spezialisiert auf Automatisierungstechnik, Maschinenbau und Regelungstechnik. Fokusbereiche liegen auf der Entwicklung energieeffizienter Maschinen und flexibler Automatisierungslösungen, vor allem für Landtechnik, Erneuerbare Energien und Baumaschinen. Für dieses Projekt wurde der Stack ROS2, NodeJS, React und moderne Webarchitekturen eingesetzt.