FarmBot: Das digitale Gemüsebeet

Schüler:innen am Gymnasium Grimmen tauchen in die Welt der Robotik ein

Im Schuljahr 2024/2025 entsteht im Gymnasium Grimmen in Zusammenarbeit mit dem MakerPort Stralsund ein automatisierter Gartenbau-Roboter. Interessierte Schüler:innen der siebten bis neunten Klassenstufe werden in den nächsten Monaten im Rahmen der Ganztagsschule gemeinsam den Roboter zum Leben erwecken.

Er besteht aus einer beweglichen Plattform, die mit verschiedenen Werkzeugen ausgestattet ist, um Pflanzen zu säen, zu gießen, Unkraut zu entfernen und den Gesundheitszustand der Pflanzen zu überwachen.

Abbildung 1: cad.onshape.com

Die Basis für den Pflanzroboter bildet eine CNC-Fräse. Das Open-Source-Projekt geht aus einem Start-up aus Kalifornien hervor. FarmBot nutzt präzise Steuerungstechnologien und Sensoren, um die Anbaubedingungen zu optimieren und den Ertrag zu steigern. Das System kann mithilfe von 3D-gedruckten Komponenten individuell angepasst werden und ermöglicht es, die Gartenarbeit effizienter und nachhaltiger zu gestalten.

Die Basis für den Pflanzroboter bildet eine CNC-Fräse. Das Open-Source-Projekt geht aus einem Start-up aus Kalifornien hervor. FarmBot nutzt präzise Steuerungstechnologien und Sensoren, um die Anbaubedingungen zu optimieren und den Ertrag zu steigern. Das System kann mithilfe von 3D-gedruckten Komponenten individuell angepasst werden und ermöglicht es, die Gartenarbeit effizienter und nachhaltiger zu gestalten.

Um das Projekt zu ermöglichen, wurde im MakerPort eine CNC-Fräse umfangreich modifiziert. Dabei wurde die Konstruktion, die Software und die Hardware angepasst. So wurden zum Beispiel 3D-gedruckte Endstops angebracht, um die Fehleranfälligkeit des Roboters zu verringern. Der bewegliche Werkzeugwechsler des FarmBots kann sich so, wie beim „Auto-Bed-Levelling“ eines 3D-Druckers, selbst kalibrieren. Dadurch kann auch auf kostenintensive Drehencoder verzichtet werden. Der Werkzeugwechsler wurde so angepasst, dass er mit einfachen Elektronikkomponenten und aus 3D-gedruckten Teilen nachgebaut werden kann. Des Weiteren wurde das Saatwerkzeug und das Bewässerungssystem durch eigene Konstruktionen vereinfacht. Außerdem wurde der Rahmen, das Kabelmanagement und der Antrieb verbessert.

Software und Hardware wurden zunächst manuell mit einem einfachen CNC Shield erprobt. Um die Cloud Anbindung und Automatisierung umzusetzen, folgte im nächsten Schritt die Implementierung eines Raspberry Pi Computers und einem RAMPS Controller. Das RAMPS ist im Gegensatz zur gleichwertigen Hardwarelösung des FarmBot-Start-up‘s weitaus günstiger. Sobald die Maschine dann aufgebaut ist und die Software installiert und angepasst wurde, kann mit dem Roboter über das Netzwerk kommuniziert werden. Die Anweisungen und Schrittfolgen erhält der FarmBot über eine WebApp. Später kann der FarmBot dadurch über eine Bilderkennungssoftware auch Unkraut o.ä. erkennen.

Mit den Schüler:innen soll der FarmBot aufgebaut und betrieben werden. Zudem sollen weitere Komponenten und Werkzeuge mithilfe von computergestütztem Design entworfen und getestet werden. Der Kreativität sind dank des 3D-Druckers der Schule keine Grenzen gesetzt. Die Schüler:innen kommen dadurch in nur einem Projekt mit den Themen 3D-Konstruktion, 3D-Druck, Mikroelektronik, KI und IoT in Kontakt. Durch die jahrgangsübergreifende Arbeit am Projekt wird auch Teamfähigkeit, Kreativität und lösungsorientiertes Denken praktisch vermittelt.

Der FarmBot ist dabei nicht nur ein Lehrmittel, sondern demonstriert auch, wie nachhaltige Landwirtschaft in der Zukunft gestaltet werden kann. Durch seine Bilderkennungssoftware ist er in der Lage, jede Pflanze individuell zu versorgen und dabei vollkommen auf Pestizide zu verzichten. Durch die ständige Überwachung werden außerdem Wasser und Ressourcen gespart. Der mögliche Anbau unterschiedlicher Pflanzenarten unmittelbar nebeneinander fördert zudem die Biodiversität auf den Feldern der Zukunft.

 

Abbildung 2: commons.wikimedia.org

MAKEATHON SMART MOBILITY

Intelligente Mobilitätslösungen für Fischland-Darß-Zingst – Dokumentation der Ergebnisse

Im Oktober 2023 fand der erste Hackathon zu den akutellen Megatrand-Themen im Norden des Landes Mecklenburg-Vorpommern statt. Zusammen mit unserem Tandempartner Project Bay, dem Innovationport Wismar und dem Digitalen Innovationszentrum Rostock haben wir an drei Standorten gleichzeitg kreative Köpfe zusammenkommen lassen, um an realen Problemstellungen zu arbeiten. Diese kamen aus den Bereichen der nachhaltigen Ernährungs- und Landwirtschaft, der Energieliberalisierung und der intelligenten Mobilitätsdienste.

Hier sind die Ergebnisse aus Vorpommern-Rügen einsehbar.

PDF – Ergebnisse Intelligenten Mobilitätsllösungen für FDZ

Deutsch-tansanisches Austauschprojekt „build | code | play – Lernen für die Zukunft“

In Kooperation mit der Medienwerkstatt Identity Films befindet sich der MakerPort Stralsund in einem Austauschprojekt mit dem STEM Park von dem tansanischen Partner Projekt Inspire. Ziel des Projekts „build | code | play -lernen für die Zukunft“ ist es deutsche sowie tansanische Mulitplikator:innen zur Vermittlung von berufsbezogenen Digitalkompetenzen (Programmieren, Robotics, Making, MINT-Themen) auszubilden. Die deutsche Delegation fährt im Zeitraum vom 02. bis zum 16. Februar 2024 zum ersten Ausbildungstreffen zum Projektpartner nach Darerssalam, Tansania. Im August 2024 findet der Gegenbesuch der tansanischen Delegation statt.

Die Mission von build | code | play ist es, zu den entwicklungspolitischen Zielen der Vereinten Nationen (SDGs) beizutragen, insbesondere im Bereich hochwertige Bildung (SDG 4) und Förderung von Innovation und Kreativität (SDG 9).

Multiplikator:innen spielen eine wichtige Rolle bei der Vermittlung von Wissen und Erfahrungen. In der digitalisierten Welt sind Kenntnisse in informatorischen Disziplinen wie Robotik, Coding und Making sowie den klassischen Naturwissenschaften von großer Bedeutung. Diese Kenntnisse bereiten Kinder und Jugendliche auf die Anforderungen der Zukunft vor und ermöglichen es ihnen, sich in einer digitalisierten Gesellschaft und Arbeitswelt zurechtzufinden. Dies trägt zur Verwirklichung des SDG 4 bei, das eine inklusive, gleichberechtigte und hochwertige Bildung für alle fördert.

Methodisch orientieren wir uns an der Konstruktionismus-Theorie nach Seymour Papert. Im Austausch werden nach dem Prinzip learning by doing Projektmethoden zu unterschiedlichen Themenfeldern handlungsorientiert vermittelt. Dieser Ansatz fördert nicht nur das Verständnis von MINT-Konzepten, sondern trägt auch zur Entwicklung von kritischem Denken, Problemlösungsfähigkeiten und kreativem Denken bei, was wiederum die Ziele von SDG 9 unterstützt, die auf Innovation, Industrie und Infrastruktur abzielen.

Die angebotenen Kurse vermitteln technische und naturwissenschaftliche Fähigkeiten in Verbindung mit sozialen und emotionalen Kompetenzen. So werden in den Projekten beispielsweise unterschiedliche Sensoren für Temperatur oder Licht eingesetzt, um physikalische und biologische Fragestellungen zu erkunden. Auch einfache Roboter werden programmiert oder selbst entworfene Gegenstände in 3D modelliert und gedruckt. Ziel ist ein selbstständiger und kritischer Umgang mit digitalen Technologien. Alle Formate finden nach dem Prinzip des „Playful Learnings“ statt. Im Mittelpunkt steht, den Herausforderungen selbstständig und mit Spaß zu begegnen und die eigenen Fähigkeiten in offenem Umfeld zu erweitern.

Das Ziel des Austauschs ist es, dass die Multiplikator:innen am Ende in der Lage sind, konkrete Maßnahmen zur Verbesserung der Bildungsangebote zur Förderung von berufsbezogenen Digitalkompetenzen in ihrer Umgebung nicht nur zu planen, sondern auch erfolgreich umzusetzen.

Kinder sitzen vor einem Laptop und tütfteln mit digitalen Tools.