Ein Gießroboter soll die Gartenarbeit im Schlosspark Pillnitz erleichtern. Forschende des Barkhausen Instituts und der TU Dresden haben einen Prototyp entwickelt. Ab Ende August dreht er erste Testrunden im denkmalgeschützten Park.
Der Prototyp eines halbautonomen Gießroboters ist für erste Testfahrten im Schlosspark Pillnitz unterwegs. In der fast dreijährigen Entwicklungsphase haben acht Projektmitarbeiter der Barkhausen Institut gGmbH und der TU Dresden zusammen mit dem Gärtnerteam aus Pillnitz und Verantwortlichen der Staatliche Schlösser, Burgen und Gärten Sachsen gGmbH (SBG) den Prototyp konzipiert und gebaut. Dr. Christian Striefler, Geschäftsführer der SBG: „Wir sind stolz darauf und freuen uns, im Pillnitzer Schlosspark einen absolut innovativen Schritt gehen zu können. Wir sind die erste deutsche Schlösserverwaltung, die einen Roboter zum Gießen einsetzt. Für SBG und unser Klimawandel-Projekt ist das ein gigantischer Meilenstein und toller Erfolg. Ich danke allen Projektpartnern und Beteiligten, die mit so viel Sachverstand und Kreativität die Entwicklung des Roboters vorangebracht haben“. Durch den Klimawandel ist der Aufwand beim Gießen deutlich gestiegen. Hier setzt der Gießroboter an und wird perspektivisch beim Bewässern von Kübelpflanzen entlasten. Zusammen mit den Gärtnerinnen und Gärtnern werden beim Praxistest in den nächsten Wochen alle Funktionen erprobt. „Durch den Klimawandel hat sich unser Aufwand für die gärtnerische Pflege um 25 bis 30 Prozent erhöht. Wir brauchen deshalb innovative Lösungen, um unser Gärtnerteam zu unterstützen und zu entlasten. Der Gießroboter ist dabei ein besonders spektakulärer Lösungsansatz“, sagt Dr. Claudius Wecke, Leiter des Bereichs Gärten bei SBG. Die Entwicklung des Gießroboters ist ein zentrales Ziel des vom Bundesministerium für Wohnen, Stadtentwicklung und Bauwesen (BMWSB) geförderten Projekts „Klimawandel in historischen Gärten“ der SBG.
Der Prototyp: Zahlen, Daten, Fakten
„Roboter autonom von A nach B fahren zu lassen, braucht nur Sekunden. Die Entwicklung dauerte Monate.“, fasst Markus Böhme, Leitender Ingenieur und Associate Researcher vom Barkhausen Institut, zusammen. Mit ihm arbeiten Paul Auerbach, Maximilian Matthé, Jens Kugelmann, Christoph Schubert und Sebastian Vorberg von der Barkhausen Institut gGmbH am Projekt. Von der TU Dresden, Professur für Technisches Design, sind Marek Holovac und Julius Schlicht beteiligt. Wissen aus den Disziplinen Elektrotechnik, Softwareentwicklung, Maschinenbau, Landschaftsarchitektur, Design und Forstwissenschaften ist in das Projekt eingeflossen. Final verbaut sind 200 Schraubverbindungen, 100 Meter 3D-Druckfilament, 50 Meter Aluprofile, 30 Meter Kabel, 15 Meter Schlauch und acht Sensoren. Der Wassertank hat 400 Liter Fassungsvermögen. Der Roboter hat eine Zugkraft von 700 Kilogramm, wiegt eine halbe Tonne und fährt Schrittgeschwindigkeit. Die Entwicklungskosten liegen bei ca. 630.000 Euro. Davon stammen 10 Prozent aus Mitteln des Freistaates Sachsen. Während der erste Prototyp erprobt wird, wird bereits ein baugleiches zweites Exemplar zusammengeschraubt.
Ein Roboter im Gartendenkmal – wie passt das zusammen?
Für seinen Einsatz im Gartendenkmal muss der Roboter optimal ausgestattet sein: Es galt auf den Schutz der Wegedecke zu achten, den Besucherverkehr zu berücksichtigen, die Lautstärke gering zu halten sowie Wissen und Erfahrung aus dem Gartenbereich einzubeziehen. „Das umfangreiche Fachwissen der Gärtnerinnen und Gärtner zur optimalen Pflege der wertvollen historischen Kübelpflanzen war Gold wert und hat den Roboter maßgeblich mitgestaltet.“, beschreibt Julius Schlicht, Research Associate der TU Dresden, die Zusammenarbeit. Der Roboter wurde schließlich als Assistenzroboter konzipiert. Er arbeitet mit den Gärtnerinnen und Gärtnern zusammen und unterstützt sie bei der körperlich schweren Arbeit. Kontrolle und Steuerung des Roboters liegen in der Hand des Fachpersonals. Die Gartenfachkräfte bedienen durch ein kleines mobiles Steuerterminal mit Display und Tasten zur Eingabe. Die Handhabung ist intuitiv und benötigt kaum Einarbeitung. Der Roboter agiert lediglich auf Befehl autonom, zum Beispiel bei der Tankfahrt für frisches Gießwasser. Zusätzlich kann der Roboter feste GPS-Punkte anfahren, z.B. um Material oder Werkzeug zu verteilen. Für den Prototyp wurde eine kettenbetriebene Roboterplattform mit extra breiten Profilen verbaut, um die Wege im Gartendenkmal zu schonen. Das ist vor allem aufgrund des hohen Gewichts im betankten Zustand notwendig. Der Roboter kann mit einem Akku bis zu sechs Stunden arbeiten und bewegt sich durch seinen Elektroantrieb und sein kompaktes Design leise und mobil. Ein Sicherheitsbereich ist mittels Laserscanner fest definiert. Betreten Gäste diesen Bereich, bremst der Roboter und schaltet sich ab.
Das kann der Roboter allein: Er befüllt sich an den Tankstellen im Park, er findet selbst den Weg zu gesetzten Wegpunkten im Park, er folgt automatisch den Gärtnerinnen und Gärtnern.
Hier braucht es das Fachpersonal: Bei der manuellen Steuerung, der Sensorauswertung von Wassermenge und Bodenfeuchte im Kübel, der Bewässerung über Schlauch und Düse und bei der Interaktion über Display und Bedienfeld.
Hintergrund: Mensch und Maschine werden ein Team
Gießen zählt zu den wichtigsten Aufgaben der Gärtnerinnen und Gärtner bei SBG. Die zunehmende Trockenheit hat den Arbeitsaufwand beim Gießen und auch in anderen Bereichen der Gartenarbeit deutlich erhöht. Durch die trockenen Jahre seit 2018 fehlt in den tieferen Bodenschichten ein ganzer Jahresniederschlag. Kübelpflanzen leiden an heißen Tagen besonders. Im Schlosspark Pillnitz und im Großen Garten Dresden sucht das Projekt „Klimawandel in historischen Gärten“ stellvertretend nach innovativen Lösungen für die anfallende Mehrarbeit. Automatisierung ist hier das Stichwort: technische Unterstützung soll bei körperlich anstrengender, eintöniger Arbeit entlasten und Zeit sparen. Der Prototyp wird in den kommenden Monaten erprobt und optimiert. Bis er fertig ist und routiniert in der täglichen Gartenarbeit unterstützen kann, steht noch ein weiter Weg mit Zertifizierungen und Gutachterprozessen an. Geprüft wird, ob der Roboter zukünftig auch bei Transporten, der Wegepflege oder beim Winterdienst unterstützen kann.
Namenswettbewerb: Unsere Roboter suchen Namen
Als neue Gefährten unserer Gärtnerinnen und Gärtner sind beide Gießroboter bald im Schlosspark Pillnitz unterwegs. Jetzt brauchen sie noch Namen. Wir suchen bis zum 17. September kreative und lustige Vorschläge. Wie sollen unsere Gießroboter heißen? Wer eine Idee hat, schickt diese bitte per E-Mail an klimawandel@schloesserland-sachsen.de. Das Pillnitzer Gärtnerteam und das Klimawandel- Projektteam entscheiden dann, wie ihre Hightech-Kollegen heißen sollen. Die Namensgeber erhalten zum Dank eine Jahreskarte „Gartenfreund für 1 Jahr“ für den Pillnitzer Schlosspark.