Smart City

Drohnen, AI und Roboter für Grünflächen und Stadtparks

| Autor / Redakteur: Oliver Schonschek / Burkard Müller

Mähroboter und Drohnen im Einsatz auf und über städtischen Grünanlagen der Smart City der Zukunft.
Mähroboter und Drohnen im Einsatz auf und über städtischen Grünanlagen der Smart City der Zukunft. (Bild: gemeinfrei / CC0)

Smart City steht für die Entwicklung und Nutzung digitaler Technologien in möglichst allen Bereichen auf kommunaler Ebene. Wie sich IoT-Technologien bei städtischen Grünflächen praktisch anwenden lassen, erläutert dieser Artikel.

Bei Smart Cities denken viele zuerst an intelligente Verkehrskonzepte, um der Parkplatznot und den Staus in den Städten besser begegnen zu können. Doch Städte haben noch viele weitere Herausforderungen zu lösen, bei denen Digitaltechnologien wie Künstliche Intelligenz (KI), Drohnen oder Roboter helfen können.

Die digitale Transformation bei Smart Cities „fördert umweltfreundliche Mobilitäts-, Energie-, Wärme-, Wasser-, Abwasser- und Abfallkonzepte und trägt zu einer CO2-neutralen, grünen und gesunden Kommune bei“, wie die Smart City Charta (freier Download) besagt. Deshalb gehören zu umfassenden Smart-City-Konzepten immer auch Vorhaben für Grünflächen wie zum Beispiel Stadtparks.

So schreibt das Bundesinnenministerium: „Qualitativ hochwertiges und nachhaltiges urbanes Grün muss von Bund, Ländern und Kommunen, Bürgerinnen und Bürgern sowie von Unternehmen und Interessenvertretern als Gemeinschaftsaufgabe verstanden werden. Grün in der Stadt ist ein Schwerpunkt der Stadtentwicklungspolitik des Bundesministeriums des Innern, für Bau und Heimat.“

Beispiele für Smart City-Lösungen

Doch wie kann man sich eine Smart City-Lösung vorstellen, die die Pflege und das Management der städtischen Grünflächen optimiert? Sind sie den Smart Gardening-Lösungen ähnlich, die wie eine Verlängerung des Smart Homes in den heimischen Garten zu verstehen sind? Ja und nein zugleich.

Über smarte Lösungen für das städtische Grün hat zum Beispiel Husqvarna nachgedacht, ein schwedischer Hersteller von Motorgeräten für die Forstwirtschaft sowie die Garten- und Landschaftspflege. Das Unternehmen präsentierte ein Designkonzept für ein urbanes Mähroboter-System im Jahre 2030. Das Designkonzept SOLEA besteht aus einem Verbund von verschiedenen Sensoren und autonom mähenden Robotern, gesteuert und transportiert durch Drohnen. Diese sammeln zudem Informationen über den Zustand des Parks.

IoT-Daten spielen also auch bei smarten Grünflächen eine zentrale Rolle: Die IoT-Lösung für autonome Rasenpflege sammelt während des Betriebs Daten und Informationen in Echtzeit und wertet diese unter Zuhilfenahme von Künstlicher Intelligenz aus. Grünflächenpfleger erhalten so Informationen über den aktuellen Zustand des Parks und wissen, wann und wo ihr Eingreifen nötig ist, wie der schwedische Hersteller erklärte.

Beispiele für die Performance-Anzeigen der Husqvarna-Geräte für die Grünflächen einer Smart City.
Beispiele für die Performance-Anzeigen der Husqvarna-Geräte für die Grünflächen einer Smart City. (Bild: gemeinfrei / CC0)

Smarte Ladestationen: Laden, Leuchten und Kontrollieren

Auch die Ladestationen haben smarte Funktionen: Tagsüber erzeugt der solarbetriebene Ladehub durch Photovoltaikzellen aus Sonnenlicht Strom. Wenn die Energie knapp wird, kehren die Mähroboter automatisch zum Ladehub zurück, wo sie durch Schiebetüren eingedichtet und über Induktionsladeplatten aufgeladen werden können. Die LED-Leuchtstoffröhren oben auf dem Solar-Hub geben den Passanten Auskunft über das Energieniveau und sorgen für ein Leuchten während der Nacht.

Durch die Schaffung einer virtuellen Grenze überblickt der solarbetriebene Ladehub den Bereich und hält die Robotermäher im definierten Raum. Wenn der Eindruck entsteht, dass Blumen oder anderes Grün direkt beachtet werden müssen, informiert die Künstliche Intelligenz das für das Gebiet zuständige Landschaftsgestaltungsteam.

Smartes Grünflächen-Management im Detail

Es lohnt sich, die einzelnen Bausteine dieser Lösung genauer zu betrachten:

  • Die Transportdrohne bringt die Luftkissen-Mähroboter und die kleinere Scout-Drohne an ihren Einsatzort.
  • Die KI-Cloud errechnet dafür die ideale Route für die zu pflegenden Grünflächen, unterwegs orientiert sich die Transportdrohne mittels GPS.
  • Als Energiequelle kommt Solarenergie zum Einsatz, die die Transportdrohne während des Flugs zudem zum Aufladen von Mährobotern und Scout verwendet.
  • Die Mähroboter arbeiten im Verbund oder einzeln und schweben per Luftkissen-Technologie je nach Einstellung knapp über dem Boden. Für den Auftrieb ist in der Mitte der Roboter ein Ventilator verbaut. Durch zusätzliche kleine Ventilatoren an den Ecken steuern die Roboter. Während der Arbeit kommunizieren sie kontinuierlich untereinander und mit der Scout-Drohne, um etwaige Veränderungen in der Umgebung berücksichtigen zu können.
  • Die Scout-Drohne verfügt über Sensoren zur Untersuchung der Umgebung. Diese Informationen werden zur Auswertung an die KI-Cloud des Systems gesendet, zum Beispiel zur Ermittlung der Arbeitszeit der Mähroboter oder falls ein Eingreifen der Landschaftspfleger erforderlich ist. Zudem beobachtet die Scout-Drohne die arbeitenden Mähroboter kontinuierlich aus der Vogelperspektive, um sie unmittelbar über Hindernisse und andere Veränderungen im Park zu informieren.
  • Fest installierte Sensoren sammeln zusätzlich Daten über den Park, die der KI-Cloud durch Langzeit-Daten eine langfristige Betrachtung des Zustands des Parks ermöglichen.
  • Die KI-Cloud interpretiert unter Zuhilfenahme von Künstlicher Intelligenz (KI) die gesammelten Daten, steuert den Mähvorgang und schätzt den Zeit- und Ressourcen-Aufwand für die Fertigstellung der Aufgaben ab. Nach dem Mähvorgang dokumentieren die in die Cloud hochgeladenen Daten außerdem die geleistete Arbeit und den aktuellen Zustand des Parks.
Roboter, die wie Efeu klettern

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03.03.19 - Das Forschungsprojekt „Growbot“ will Roboter entwickeln, die sich wie Efeu und andere Kletterpflanzen bewegen können. Die Roboter sollen beispielsweise im Städtebau eingesetzt werden. lesen

Kommt ein Mähroboter geflogen

Da die städtischen Grünflächen in Zukunft noch dezentraler und kleinteiliger werden sollen, könnte man das vorgestellte Konzept durchaus auch auf Privatgärten ausweiten. Anstatt selbst einen Mähroboter zu besitzen, könnte man in Zukunft einen fliegenden Mähroboter-Service beauftragen. Damit würde das Konzept für das Grün in der Stadt auch für eher ländliche Regionen im Umland der Städte interessant.

Wer sich die Drohnen, Mähroboter und Ladehubs ansehen möchte, kann dies auf entsprechenden Konferenzen (der Autor hatte dazu die Gelegenheit auf dem MWC19) oder aber in einem kurzen Video der Blomqvist Produktions-Vorschau:

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29.01.19 - Der digitale Nachholbedarf in deutschen Städten und Gemeinden ist enorm. Das zeigt der "Smart City Readiness Check“ des Innovators Club des Deutschen Städte- und Gemeindebundes und des TÜV Rheinland. Zwischen den Erwartungen der Einwohner und den digitalen Angeboten der Kommunen gibt es große Diskrepanzen. lesen

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