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terradunia.earth:
Low-Tech Robotik für regionale Selbstversorgung.
Terradunia kann zu einem Wissensnetzwerk zur Entwicklung und Verbreitung von kostengünstiger Garten-Robotik werden.
Der Fokus liegt auf Systemen, die weltweit aus regional verfügbaren Ressourcen und Abfallstoffen (Recycling) hergestellt werden können.
Kernkonzept:
Low-Tech statt CNC-PräzisionIndustrielle Agrar-Roboter sind oft hochkomplex, teuer und hängen von globalen Lieferketten ab. Terradunia verfolgt den gegenteiligen Ansatz:
Materialien: Nutzung von Schrott und Standardteilen (z. B. Scheibenwischermotoren, Fahrradketten, alten Laptops, Smartphones).
Mechanik: Einfache, robuste Konstruktionen, die Wartung, Reparatur und Austausch vor Ort ermöglichen.
Intelligenz: Ersatz mechanischer Präzision durch einfache Software-Logik (z. B. visuelle Marker zur Positionierung).
Wissen: Globale Dokumentation und Übersetzung von Bauplänen, die lokal mit unterschiedlichen Materialien adaptiert werden.
Gemeinschaft: Aufbau eines Netzwerkes an Experten, welche Regional bei dem Aufbau von Neusystemen zur Seite stehen.
Teilhabe: Gartenanbau für alle Menschen erlebbar zu machen.
Mitwirken und Rollen:
Das Netzwerk benötigt unterschiedliche Kompetenzen, um die theoretischen Konzepte in die Praxis umzusetzen:
- Botschafter: (PR)Kommunikation der Idee, Vernetzung von lokalen Gruppen und Öffentlichkeitsarbeit.
- Finanziers: Bereitstellung von Mitteln für Prototypen, Werkzeuge oder Serverkapazitäten.
- Tüftler & Mechaniker: Entwicklung physischer Lösungen aus Recycling-Materialien und lokalen Ressourcen.
- Software-Entwickler: Programmierung der Steuerungslogik (Python, Arduino, ...) und Bildverarbeitung.
- Landwirte & Gärtner: Definition praktischer Anforderungen und Testen der Systeme unter Realbedingungen.
- Wissens-Architekten: Strukturierung der Dokumentation, Erstellung von Anleitungen und Übersetzungen.
- Organisatoren: Aufbau und Leitung regionaler Werkstätten und Anlaufstellen.
Zielsetzung:
Ziel von terradunia.earth ist es, technisches Wissen so aufzubereiten, dass regionale Autarkie und Automation im Garte gefördert wird. Teilweise Selbstversorgung ist mit kleinen Flächen möglich wenn der tägliche Arbeitsaufwand verringert wird.
Der RFD "RadialFarmBot" soll hierbei als erstes Referenzprojekt für ein modulares System erarbeitet werden.
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RadialFarmBot (RFD)
Konzept: Der RadialFarmBot (RFD) ist ein Open-Source-Ansatz zur Automatisierung kleinteiliger Landwirtschaft. Im Gegensatz zu industriellen Portalsystemen, die hochpräzise CNC-Technik auf den Außenbereich übertragen, setzt der RFD auf mechanische Vereinfachung und die Nutzung von Sekundärrohstoffen (Recycling).
Barrieren bisheriger Garten-Automation: Die meisten bestehenden Systeme skalieren im privaten oder kleinbäuerlichen Bereich nicht, da sie folgende Probleme aufweisen:
Überpräzision: Die für das Pflanzenwachstum unnötige Millimeter-Genauigkeit verteuert die Hardware massiv.
Komplexität der Parallelführung: Gantry-Systeme benötigen zwei perfekt fluchtende Schienen. Bodenunebenheiten und Witterung führen hier zwangsläufig zu mechanischen Spannungen und Ausfällen.
Materialverfügbarkeit: Die Abhängigkeit von spezialisierten CNC-Komponenten und auch die Kosten, erschweren den Aufbau und die Reparatur in Regionen ohne entsprechende Infrastruktur.
Technische Differenzierung des RFD
1. Geometrie: Zentralachse (Pivot) statt Parallelführung Der RFD nutzt einen zentralen Fixpunkt. Der Auslegerarm rotiert um diesen Pivot und deckt eine Kreisfläche ab.
Vorteil: Es wird nur ein stabiler Mittelpunkt und eine einfache kreisförmige Laufbahn benötigt. Dies reduziert den baulichen Aufwand und die Anforderungen für Schienenwege.
2. Positionierung: Visuell & Endlagen statt Schrittmotoren Anstatt auf die theoretische Position von "blinden" Schrittmotoren zu vertrauen, nutzt der RFD ein visuelles Feedback-System.
Antrieb: Günstige Gleichstrommotoren (z. B. PKW-Scheibenwischermotoren) mit hohem Drehmoment, Einfache Mechaniken aus lokal verfügbaren Materialien.
Sicherheit: Physische Endschalter (Limit Switches), und Fail-Safe durch Zwangstrennung verhindern mechanische Kollisionen.
Navigation: Eine Kamera erfasst optische Marker und Grenzen (ArUco) im Beet. Die Software korrigiert die Position in Echtzeit und fährt nur wenn eine Positionsbestimmung möglich ist.
3. Manipulation: Verzicht auf die Z-Achse Der RFD verzichtet auf einen komplexen, vertikalen Aktuatorarm. Die Interaktion mit der Pflanze erfolgt berührungslos über Flüssigkeiten:
Kaltwasser: Präzise Bewässerung und Nährstoffzufuhr direkt von oben.
Heißwasser: Thermische Unkrautkontrolle. Durch gezielten Heißwasserauslass werden unerwünschte Beikräuter in ihrem Wachstum gehemmt.
Effekt: Massive Reduktion beweglicher Teile, Sensoren und Aktoren.
Vorteile des RFD-Systems
Low Cost: Herstellungskosten liegen bei einem Bruchteil herkömmlicher Systeme durch konsequenten Einsatz von Recycling-Komponenten (Wischermotoren, Fahrradteile, alte Netzteile).
Resilienz: Mechanische Defekte sind mit lokal verfügbaren Standardwerkzeugen und Ersatzteilen (Schrottplatz/Fahrradladen) behebbar.
Wartungsarmut: Weniger Achsen und der Verzicht auf mechanische Bodeninteraktion reduzieren den Verschleiß drastisch.
Modularität: Das System ist einfach, speziefische Teile und Lösungen für Sensorik und Mechanik kann mittels regionalen Materialvorkommen angepasst werden.
Software-Fokus: Die Präzision wandert von der Hardware (teure Schienen) in die Software (Open-Source Bildverarbeitung).
Nachteile des RFD-Systems
Flächengeometrie: Im Vergleich zu fahrbaren Schienensystemen ist der RFB auf "kleinere" Beete begrenzt; die Integration in klassische langgestreckte Ackerstrukturen wäre nur durch eine Fahrkran Konstruktion möglich.
Keine mechanischen Eingriffe: Ohne Z-Achse und stabilen Greifer sind Aufgaben wie mechanisches Pflanzen, Ernten, oder die Entfehrnung von Schädlingen durch Kontaktmaßnahmen nicht möglich.
Initialaufwand Software: Die Einrichtung der visuellen Navigation erfordert grundlegende IT-Kenntnisse (Laptop/Raspberry Pi Setup), hier kann aber aus der fherne geholfen werden.
Abhängigkeit von Bildqualität: Extreme Lichtverhältnisse oder Verschmutzung der Kamera/Marker können die Navigation beeinträchtigen und somit zum sicherheitsbedingten Stop des Systemes führen.
Mehrwert der Vereinfachung
Der RFD ist eine bewusste Abkehr von "High-Tech". Der Mehrwert liegt in der Demokratisierung der Technik: Durch den Verzicht auf CNC-Bauteile und die dritte Achse wird die Einstiegshürde so weit gesenkt, dass auch Einzelpersinen weltweit autarke Systeme aufbauen können. Das Ziel ist nicht die perfekte Maschine, sondern eine funktionale, lokal reproduzierbare Lösung zur Unterstützung der regionalen Lebensmittelproduktion.