Robotik
Das Gießen ist die Königsdisziplin bei der Pflege unserer Gärten. Gleichzeitig wird der Arbeitsaufwand aufgrund zunehmender Trockenheit in Zukunft höher werden. Beispielsweise fehlt seit 2018 in den tieferen Bodenschichten ein ganzer Jahresniederschlag, weil es weniger geregnet hat und die Niederschläge ungünstig verteilt waren. Gut ausgebildetes Personal wird demnach immer wichtiger werden. Um Gärtnerinnen und Gärtner bei der Arbeit zu entlasten, wird ein Prototyp eines halbautonomen Gießroboters entwickelt.
Mensch und Maschine werden ein Team
Im Projekt stellen wir uns der zentralen Aufgabe, für den erhöhten Pflegebedarf der Pflanzen und die daraus folgende Mehrarbeit für Gärtnerinnen und Gärtner innovative Lösungen zu finden. Automatisierung ist hier das Stichwort: technische Unterstützung soll zur Entlastung des Personals von körperlich anstrengender und eintöniger Arbeit führen. So wird Zeit gespart, die dann anderen anspruchsvollen Pflegemaßnahmen zugutekommen kann.
Nachdem klar war, dass das größte Potenzial beim Thema Bewässerung liegt, war es wichtig, möglichst alle Anforderungen an den Roboter in Erfahrung zu bringen. Hierzu wurden Befragungen der Gärtnerinnen und Gärtner und eine Bürgerdiskussion durchgeführt. Auch während des Projekts existiert ein regelmäßiger Austausch zwischen den Gartenfachkräften und Ingenieuren.
Der Output:
ein halbautonomer Assistenz- und Gießroboter.
Mehr erfahren Sie im Blogbeitrag von Dr. Christian Schäfer-Hock
"Und nachts gießen Roboter?"
Der Roboter arbeitet mit den Gärtnerinnen und Gärtnern zusammen und unterstützt sie bei der körperlich schweren Arbeit. Da der Roboter von den Entwicklerinnen und Entwicklern des Barkhausen Instituts als Assistenzroboter konzipiert wird, liegt die Kontrolle und Steuerung in der Hand des Fachpersonals. Der Roboter agiert lediglich auf Befehl autonom, zum Beispiel bei der Tankfahrt für frisches Gießwasser. Zusätzlich kann der Roboter feste GPS-Punkte anfahren, beispielsweise um Material oder Werkzeug zu verteilen.
Er besteht aus einer kettenbetriebenen Roboterplattform mit extra breiten Profilen, damit er sich möglichst schonend durch das Gelände bewegt. Dies ist vor allem aufgrund des hohen Gewichtes notwendig, da der Roboter einen 400-Liter-Tank samt Pumpe, Schlauchrolle und Wasserbrause mit sich führt.
Die Steuerung wird einfach gehalten, um einen flüssigen Arbeitsablauf zu gewährleisten. Die Gartenfachkräfte bedienen den Roboter mithilfe eines Steuerterminals mit einem Display und Tasten zur Eingabe. Dessen Handhabung ist intuitiv und benötigt kaum Einarbeitung. So lassen sich einfach die Tankfahrt aktivieren und die Positionen vorgeben. Außerdem haben die Gärtnerinnen und Gärtner so immer Zugriff auf Informationen zum Gießverhalten und können gegebenenfalls nachjustieren. Der Roboter kann mit einem Akku bis zu sechs Stunden arbeiten und bewegt sich durch seinen Elektroantrieb und sein kompaktes Design leise und mobil durch den Garten.
Der Gießroboter im Detail
Neue Technologien entstehen nicht einfach so von oben herab. Vielmehr sind es soziale Prozesse. Deshalb ist das Entwickler-Team in direktem Austausch mit den Gärtnerinnen und Gärtnern, die künftig mit dem Roboter arbeiten werden. Ziel ist es, den Roboter passgenau auf ihre alltäglichen Bedürfnisse bei der Gartenpflege hin zu konzipieren.
Folgende Anforderungen soll er mindestens erfüllen:
- Roboter mit Wassertank
- Autonomes Befüllen an Wasserrohrleitung im Park
- Autonome Wegfindung zu gesetzten Wegpunkten
- Automatisches Folgen der Gartenfachkräfte
- Manuelle Steuerung durch Gärtnerinnen und Gärtner
- Bewässerung durch Gartenfachlräfte über Schlauch und Düse
- Sensorkommunikation mit Kübel und Sensorinformation für Gärtnerinnen und Gärtner zu Wassermenge und Wassertiefe
- Interaktion über Display und Bedienfeld
Um Gärtnerinnen und Gärtner bei der Arbeit zu entlasten, wird ein halbautonomer Gießroboter entwickelt. Es ist uns wichtig, zukünftige Besuchende der Gärten auf diese Weise mit in die Projektumsetzung einzubeziehen. Hierfür würden wir gern Ihre Meinung zum Gießroboter erfragen. Aktuell stehen Drei Konzepte zur Auswahl, wovon ein Design weiter entwickelt werden soll. Die Umfrage dauert nur wenige Minuten.
Designkonzepte für den halbautonomen Gießroboter des Studiengangs Technisches Design der TU Dresden.
Das Erfahrungswissen unserer Gärtnermannschaft ist ein ganz wichtiger Baustein, um aus gärtnerischer Sicht dem Klimawandel zu begegnen.
Wie Historisches und Moderne zusammenpassen
Eine besondere Aufgabe ist das Zusammenspiel zwischen der historischen Kulisse – dem Gartendenkmal – und den modernen Robotern. Um für die Besucherinnen und Besucher das Erlebnis in den historischen Gärten nicht zu stören, ist das Design-Team der Professur für Technisches Design der TU Dresden im regen Austausch mit der Parkleitung. Gemeinsam arbeiten sie an technischen Konzepten für ein kompetentes Exterieur. Auch die Geschwindigkeit, mit der sich der Roboter fortbewegt sowie die Geräusche, die er verursacht, werden getestet und ausgewertet, damit er im Hintergrund bleibt und kaum Aufmerksamkeit auf sich zieht.
Visionen für die Zukunft
Durch die Konzeption des Roboters sammeln wir wertvolle Erfahrungen, um in kommenden Schritten die Entwicklung zur Vollautomatisierung zu vereinfachen. Ziel ist es dann, die Roboter in den späten Nachtstunden arbeiten zu lassen. Ohne die Verdunstungskraft der Sonne können die Pflanzen effektiver bewässert werden. Dies kommt den Pflanzen und dem Wasserverbrauch gleichermaßen zugute.
Zudem forschen wir an Methoden, berührungslos den Wassergehalt in den Pflanzenkübeln zu ermitteln. Erste vielversprechende Ideen sind Antennen, die auf einer speziellen Frequenz Radarwellen senden. Die Geschwindigkeit, mit der die Wellen die Pflanzenkübel durchdringen, gibt Aufschluss darüber, wie trocken die Erde ist.
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Letzte Änderung: 16.08.2023
