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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).
Mechanik: Einfache, robuste Konstruktionen, die Wartung und Reparatur vor Ort ermöglichen.
Intelligenz: Ersatz mechanischer Präzision durch einfache Software-Logik (z. B. visuelle Marker zur Positionierung).
Wissen: Globale Dokumentation von Bauplänen, die lokal mit unterschiedlichen Materialien adaptiert werden.
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 erschwert 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 halbiert den baulichen Aufwand für Schienenwege und minimiert Fehler durch Bodenverwerfungen.
2. Positionierung: Visuell & Endlagen statt Schrittmotoren Anstatt auf die theoretische Position von "blinden" Schrittmotoren zu vertrauen, nutzt der RFD ein Feedback-System:
Antrieb: Günstige Gleichstrommotoren (z. B. PKW-Scheibenwischermotoren) mit hohem Drehmoment.
Sicherheit: Physische Endschalter (Limit Switches) verhindern mechanische Kollisionen.
Navigation: Eine Kamera erfasst optische Marker (ArUco) am Arm oder im Beet. Die Software korrigiert die Position in Echtzeit.
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 an der Pflanze.
Heißwasser: Thermische Unkrautkontrolle. Durch gezielte Heißwasser-Stöße wird die Zellstruktur unerwünschter Beikräuter (Proteindenaturierung) zerstört, ohne den Boden mechanisch zu stören.
Effekt: Massive Reduktion beweglicher Teile im Schmutz- und Feuchtigkeitsbereich.
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 skalierbar und kann 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: Das System ist auf kreisförmige und quadratische Beete begrenzt; die Integration in klassische langgestreckte rechteckige Ackerstrukturen ist weniger effizient.
Keine mechanische Kraft: Ohne Z-Achse und stabilen Greifer sind Aufgaben wie mechanisches Pflanzen, Umpflanzen oder Ernten (von z. B. festem Gemüse) nicht möglich.
Initialaufwand Software: Die Einrichtung der visuellen Navigation erfordert grundlegende IT-Kenntnisse (Laptop/Raspberry Pi Setup).
Abhängigkeit von Bildqualität: Extreme Lichtverhältnisse oder Verschmutzung der Kamera/Marker können die Navigation beeinträchtigen und auch zum Stop des Systemes führen.
Mehrwert der Vereinfachung
Der RFD ist eine bewusste Abkehr von der "High-Tech-Blackbox". 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 Gemeinschaften weltweit autarke Systeme aufbauen können. Das Ziel ist nicht die perfekte Maschine, sondern eine funktionale, lokal reproduzierbare Lösung zur Unterstützung der regionalen Lebensmittelproduktion.