Abschlussarbeiten / Projektlabore

Transkript

1 Poppy ist eine offene Plattform eines humanoiden Roboters, an dem ein mechatronisches System sowohl hardware als auch softwareseitig erforscht, aufgebaut und weiterentwikkelt werden kann. Die Plattform liegt aktuell als nahezu vollständig aufgebauter Bausatz vor (Vorarbeiten liegen im Rahmen einer Bachelorarbeit bereits vor). Aufgabe ist das Kennenlernen dieser Plattform. Im Anschluss daran soll der humanoide Roboter mittels Programmierung (z.b. Python) zum Leben erweckt werden. Hierbei sollen exemplarische Szenarien entwickelt werden (z.b. Erkennung und Interaktion von und mit Menschen). Humanoider Roboter Poppy Entwicklung eines Energierückgewinnungssystems (z.b. mittels einer Rekuperationsbremse) für ein Liegefahrrad Bisher wird beim Bremsen von Fahrzeugen die Energie meist in Wärme umgesetzt und steht damit nicht mehr zur Verfügung. Eine entsprechende Energierückgewinnung beim Bremsen könnte u.a. das anschließende Beschleunigen (z.b. Anfahren an einer Kreuzung) unterstützen. Als Plattform für die Entwicklung dient ein hochmodernes Liegerad (Azub Trikon 26 ). Die Aufgabe besteht in der Entwicklung eines geeigneten Energierückgewinnungssystems. Hierzu muss zuerst ein sinnvolles Konzept (Funktionsprinzip: mechanisch/elektrisch/hydraulisch?) erarbeitet werden.

2 Entwicklung einer intelligenten Ladeelektronik für elektrische Verbraucher (z.b. Smartphone) am Fahrrad Es soll eine intelligente, hocheffiziente Ladeelektronik entwickelt werden, welche die durch einen Nabendynamo erzeugte elektrische Energie aufbereitet und so das Laden von elektrischen Verbrauchern (z.b. Smartphones, Navigationsgeräte) ermöglicht. Die Elektronik soll darüber hinaus den parallelen Betrieb der Lichtanlage am Fahrrad sicherstellen. Die Aufgabe besteht in der Konzeptfindung, dem Schaltungsdesign, dem Aufbau und der Charakterisierung der Ladeelektronik. Entwicklung eines Kamerasystems inklusive Bewegungserkennung Insbesondere im Bereich der Gebäudeautomatisierung wird die Bewegungserkennung immer wichtiger. Beispiele sind hier die Detektion von Einbrechern bei Abwesenheit oder auch diverse Komfortfunktionen (z.b. Lichtschalten, Klimasteuerung), die durch Bewegung ausgelöst werden. Andere Anwendungen können auch in der Sportwissenschaft (biomechanische Bewegungsabläufe) und der Tierbeobachtung gesehen werden. Die Aufgabe besteht im Aufbau und Programmierung eines Kamerasystems, basierend auf der Plattform des Einplatinencomputers Raspberry Pi inklusive Kameramodul. Die Programmierung soll auf OpenCV (Programmbibliothek zur Bildverarbeitung, z.b. auch zur Bewegungserkennung) basieren.

3 Entwicklung eines fluidischen Energiewandlers nach dem magnetischinduktiven Wirkprinzip Das magnetisch induktive Wirkprinzip wird u.a. in der Durchflussmessung eingesetzt. Hierbei werden Volumenströme fluidischer Medien (z.b. Wasser) detektiert. Aufgabe ist die Adaption dieses Wirkprinzips mit dem Ziel der Entwicklung eines entsprechenden Energiewandlers, der die mechanische Energie des fließenden Mediums in elektrische Energie wandeln soll. Hierzu gehören insbesondere die Konzeptfindung, das Design eines Prototypen mittels generativer Fertigungsverfahren (3D Druck) und eine abschließende messtechnische Charakterisierung. Elektrostatische Manipulation geringer Flüssigkeitsmengen In der Medizintechnik ist es häufig notwendig geringe Flüssigkeitsmengen zu manipulieren (z.b. mit dem Ziel des Transports, der Trennung und / oder der Mischung von verschiedenen Flüssigkeitsmengen). Dies kann insbesondere mittels elektrostatischer Felder realisiert werden. Aufgabe ist die Entwicklung eines exemplarischen Prototypen auf Leiterplattenbasis, der es gestattet kleine Flüssigkeitstropfen in einer Ebene zu manipulieren. Neben dem Leiterplattendesign (z.b. 8x8 faches Elektrodenarray) muss eine Elektronik entwickelt werden, die eine dynamische Ansteuerung der Elektroden ermöglicht.

4 ELEV 8 V2 ist eine Plattform eines Multicopters, an dem ein mechatronisches System sowohl hardware als auch softwareseitig erforscht, aufgebaut und weiterentwickelt werden kann. Die Plattform liegt aktuell als vollständiger Bausatz vor. Aufgabe ist das Kennenlernen der einzelnen Komponenten und der grundlegenden Funktionalitäten der Plattform. Darauf folgend soll die Plattform aufgebaut und in Betrieb genommen werden. Im Anschluss daran soll der Multicopter insbesondere inklusive seiner Flugeigenschaften intensiv charakterisiert werden. ELEV 8 V2 Multicopter Crazyflie 2.0 Nano Quadrocopter Crazyflie 2.0 ist eine offene Plattform eines miniaturisierten Quadrocopters, an dem ein mechatronisches System sowohl hardware als auch softwareseitig erforscht, aufgebaut und weiterentwickelt werden kann. Die Plattform liegt aktuell als vollständiger Bausatz vor. Aufgabe ist das Kennenlernen der einzelnen Komponenten und der grundlegenden Funktionalitäten der Plattform. Darauf folgend soll die Plattform aufgebaut und in Betrieb genommen werden. Im Anschluss daran soll der Quadrocopter insbesondere inklusive seiner Flugeigenschaften intensiv charakterisiert werden.

5 Entwicklung eines Funkmoduls zur Energiemessung in Steckdosen Es soll eine Schaltung zur Energiemessung in Steckdosen entwickelt werden. Die Kommunikation soll per Enocean Funkstandard realisiert werden, um eine Einbindung in eine Smart Home Umgebung (z.b. FHEM Server auf einem Raspberry Pi) zu ermöglichen. Das Modul soll darüber hinaus auch als Aktor fungieren, also angeschlossene elektrische Verbraucher per Funk zu oder abschalten können. Die Aufgabe besteht in der Schaltungsentwicklung, dem Aufbau und der Charakterisierung des Moduls zur Energiemessung. Das standardisierte Enocean Funkmodul ist vorhanden und muss lediglich integriert werden. Entwicklung einer Schwingkondensatoranordnung zur Vermessung von Austrittsarbeiten verschiedener Materialien Ein Schwingkondensator ist eine Anordnung, deren Kapazität sich über die Variation des Elektrodenabstandes periodisch verändert. Sie findet bei der zerstörungsfreien Messung der Austrittsarbeit (Energie, die mindestens aufgewandt werden muss, um ein Elektron aus einem ungeladenen Festkörper zu lösen) von Materialien Anwendung. Die Aufgabe besteht in der Entwicklung eines solchen mechanischen Aufbaus. Neben der Konzeptfindung soll der Schwingkondensator aufgebaut und exemplarisch charakterisiert werden.

6 Entwurf einer energieautarken elektrischen Gebäudeautomatisierung Insbesondere im Bereich von Gebäuden geht der Trend hin zur energieautarken elektrischen Automatisierung. In Bürogebäuden werden zunehmend autarke Schalter, Sensoren und Aktoren verbaut, die ein deutliches Plus an Flexibilität und an Kosteneinsparung garantieren sollen. Die Aufgabe besteht im Entwurf und im exemplarischen Aufbau einer entsprechenden Gebäudeautomatisierung. Der Aufbau soll so flexibel realisiert werden, dass er auch als zukünftiger Laborversuch für Studenten geeignet ist. Entwicklung eines automatischen Sonnenstand Nachführsystems für ein Solarpanel Die Ausrichtung eines Solarpanels nach der Sonne ist u.a. entscheidend für die Effizienz der Energieumwandlung. Eine automatische Nachführung des Solarpanels zum aktuellen Sonnenstand (also fortwährender senkrechter Lichteinfall) ist eine Möglichkeit die Effizienz zu maximieren. Die Aufgabe besteht in der Entwicklung eines automatischen Sonnenstand Nachführsystems für ein Solarpanel. Basierend auf einer zu erarbeitenden Modellbeschreibung des Sonnenstandverlaufs (z.b. mittels Matlab/Simulink) soll eine gesteuerte Mechanik realisiert werden.

7 Entwicklung einer autarken Fußgänger Bodenplatte zur elektrischen Energieversorgung Es soll eine Fußgänger Bodenplatte zur elektrischen Energieversorgung entwickelt werden. Die mechanische Energie beim Laufen soll möglichst effizient in elektrische Energie gewandelt werden und kann damit für beliebige elektrischer Verbraucher verfügbar gemacht werden (z.b. Beleuchtung, Audioanlage). Die Energiewandlung kann klassisch nach dem induktiven Prinzip realisiert werden, es sind aber auch andere Konzepte denkbar. Die Aufgabe besteht in der Konzeptfindung, der Modellierung, der Realisierung und der Charakterisierung einer solchen Bodenplatte. Entwicklung eines Messplatzes zur Charakterisierung des Lade und Entladeverhaltens verschiedener Energiespeicher Im Labor Technologien der Mikroenergiegewinnung und speicherung sollen zukünftig verschiedene Energiespeicher (z.b. Akkumulatoren, SuperCaps) bezüglich ihres Lade und Entladeverhaltens charakterisiert werden. Die Aufgabe besteht in der Konzeptfindung und im Aufbau eines entsprechenden Messplatzes. Der Messplatz soll so realisiert werden, dass er auch als Laborversuch für Studenten geeignet ist. Darüber hinaus kann die Vermessung von Energiespeichern auch mittels LabView automatisiert werden.

8 Aufbau, Programmierung und Charakterisierung einer Druckregelung für ein Vakuumsystem Im Labor Technologien der Mikroenergiegewinnung und speicherung soll ein geregeltes Vakuumsystem aufgebaut werden. Mit diesem Vakuumsystem soll es zukünftig möglich sein, verschiedene Bauteile (z.b. Beschleunigungssensoren, Drehratensensoren) druckabhängig charakterisieren zu können. Die Aufgabe besteht im Auf bzw. Zusammenbau der Hardware (Drucksensoren, Ventile, Controller) und in der Programmierung einer kompletten Ansteuerung des Vakuumsystems in LabView. Im Anschluss soll das System vollständig charakterisiert werden (z.b. Regelcharakteristik, Leckraten). Entwicklung eines binären mechanischen Zählers Es soll ein binärer mechanischer Zähler auf Basis generativer Fertigungsverfahren (3D Druck) entwikkelt werden. Dieses Bauteil ermöglicht das rein mechanische, binäre Zählen von sogenannten Grenzwertereignissen (z.b. Stecken von Kabeln, Öffnen von Türen). Der binäre Zähler kann dann zu beliebiger Zeit z.b. elektrisch ausgelesen werden (z.b. kabelgebunden mittels Raspberry PI oder via RFID). Die Aufgabe besteht in der Konzeptfindung, dem mechanischen Design, dem 3D Druck und der Charakterisierung (und dem elektrischen Auslesen). (Vorarbeiten liegen im Rahmen einer Bachelorarbeit bereits vor).