Dieser Gartenroboter stellt eine Komplettlösung für die Automatisierung des privaten Urban Farmings dar. Der Roboter erledigt die Arbeit im Beet während die App dem Nutzer die Kontrolle über den Anbauprozess ermöglicht und Einsicht in nötige Information gewährt.
Semester Projekt, Prototyping/Redesign 3. Semester
Team:
Fabian Bauer , Andreas Dassler
Betreuung: Prof. Michael Schuster, Prof. Franz Biggel, Benjamin Thomsen
Der Trend zum Selbstversorgergarten gewinnt zunehmend an Bedeutung, und die Gründe dafür sind vielfältig. Vom Streben nach frischeren und gesünderen Lebensmitteln bis hin zum Bedürfnis nach nachhaltigem Lebensstil, gibt es zahlreiche Anreize, sich mit dem eigenen Gemüseanbau zu beschäftigen. Doch die Realität des modernen Lebens bringt oft Zeitmangel und Alltagsstress mit sich, was die Pflege eines eigenen Beetes zu einer Herausforderung macht.
Gerade wiederkehrerende Aufgaben benötigen sehr viel Zeit, die im Alltag oft fehlt. Diese tragen jedoch entscheidend zum Ernteerfolg bei und auch kurzzeitige Vernachlässigung über den Sommerulaub, kann im schlimmsten Fall zu Ernteausfall führen.
Grobot ist ein Redesign des Open Source Projekts "FarmBot". Dieser kann mithilfe von CNC-Schienen wie ein 3D-Drucker jeden Punkt eines Beetes anfahren kann. Damit die Schienen fehlerfrei funktionieren, müssen sie aufgrund ihrer geringen Fehlertoleranz frei von Schmutz sein und auf einem ebenen Beet verlaufen. Dadurch stellten sie unserer Ansicht nach den Schwachpunkt der Konstruktion dar, da Sie einen aufwendigen und genauen Aufbau erfordern und empfindlich für Umwelteinflüsse sind, die unter freiem Himmel gegeben sind.
Anders als der FarmBot besteht der Grobot aus einem zentralen Arm, der sich um die eigene Achse drehen und durch einen Scherenmechanismus ausfahren kann. Die Installation des Grobots erfordert so nur das Aufstellen des installationsfertig gelieferten Arms in der Mitte des Beetes. Der Scherenmechanismus sorgt für eine hohe Stabilität, wodurch an das Ende des Arms auch schwere Lasten befestigt werden können. So wird das Abfahren mit des Beetes mit Werkzeugen aus einem zentralen Punkt ermöglicht. In eingefahrendem Zustand ist seine räumliche Präsenz im Garten dadurch sehr dezent.
Dieser Gartenroboter stellt eine Komplettlösung für die Automatisierung des privaten Urban Farming dar. Der Roboter erledigt die Arbeit im Beet während die App dem Nutzer die Kontrolle über den Anbauprozess ermöglicht und Einsicht in nötige Information gewährt.
Grobot misst in regelmäßigen Abständen die Bodenfeuchtigkeit bestimmter Sektionen des Beetes, und passt das Gießwasser an Faktoren wie die Trockenheit des Bodens, das zu erwartende Wetter und besondere Bedürfnisse der Pflanzen an.
Über eine Kamera erkennt er Unkraut, indem er die Position von erkannten Pflanzen mit denen der Nutzpflanzen abgleicht, die in seiner Datenbank gespeichert sind.
Darüber hinaus bildet Grobot eine Plattform, auf deren Grundlage die Umsetzung einer Vielzahl weiterer Funktionen wie Krankheitserkennung oder Schädlingsbekämpfung möglich ist.
Über die zugehörige App kann der Nutzer Kontrolle über den Anbauprozess erlangen und die hierfür nötigen Informationen einsehen.
Die wichtigsten Informationen sind bereits auf den ersten Blick ersichtlich. So kann der Nutzer den Reifegrad der vorhandenen Pflanzen anhand ihrer Umrandung ablesen, freien Platz für neue Pflanzen ausmachen und dabei geplante von schon gesetzten Pflanzen unterscheiden. Außerdem finden sich auf dem Homescreen einige allgemeine Informationen zur Witterung und zum Zustand des Roboters wieder.
Das Konzept wurde in einem Funktionsprototypen des Roboters inklusive Frontend, sowie Soft- und Hardware-Backend und einem Click-Dummy der App prototypisch umgesetzt. Das folgende Video gibt Einblicke in der Prozess von der Konzeptfindung bis zur Fertigstellung des ersten Prototypen.
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Nach dem Prinzip des Rapid-Prototyping wurde die Plattform gebaut, auf deren Grundlage die Funktionen des Roboters realisiert werden können. Für aufkommende Probleme galt es kreativ schnelle Lösungen zu finden. So kam etwa ein Achszapfen eines Autos inkl. Bremsscheibe als stabiles Drehlager zum Einsatz. Passgenaue Verbindungen für Bauteile fetigten wir mithilfe von 3D-Druck.
Angetrieben wird der Prototyp von einem Linearmotor und einem ausrangierten Scheibenwischermotor die jeweils die nötige Kraft aufbringen können.
Die Steuerung des Roboters erfolgt über einen Arduino, der die Daten der Sensoren auswertet und die Motoren ansteuert und mittels Bluetooth mit dem Backend verbunden ist.
Der Roboter wird von einem Arduino kontrolliert, der via Bluetooth mit einem Node.js Server verbunden ist. Dieser greift mittels Knext auf eine SQL-Datenbank zu, die die Informationen zur Darstellung des Feldes enthält. Die Informationen zum Feld können per Website abgerufen werden, die sie per p5.js visualisiert.
Der Roboter beschränkt sich dabei auf das Ausführen von Befehlen, die er vom Server erhält.
