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Studierende präsentieren Zwischenergebnisse ihrer Robotik-Projekte
Ein humanoider Roboter, der laufen lernt, ein Roboterarm, der mit sich selbst Dame spielt, und ein Roboter, der Messungen im Mikrometerbereich ausführt: Bei der Zwischenpräsentation ihrer Projekte in den Bachelorstudiengängen Robotik bzw. Robotics an der Technischen Hochschule Würzburg-Schweinfurt (THWS) haben sich die Studierenden mit einer Vielzahl an technischen Herausforderungen auseinandergesetzt.
Der große Hörsaal am Campus Konrad Geiger in Schweinfurt ist gut besetzt, als die Studierenden den Zwischenstand ihrer Projekte erläutern. Das Entwicklungsprojekt nimmt bei den Bachelorstudiengängen Robotik und Robotics einen wichtigen Stellenwert ein und umfasst das sechste und siebte Semester. Hier können die Studierendenteams alles anwenden, was sie bisher gelernt haben: Software programmieren, Hardware installieren und natürlich auch erfolgreich im Team zusammenarbeiten. Die Themen dazu werden von Professorinnen, Professoren sowie Labormitarbeitenden vorgeschlagen, können aber auch von Kooperationsunternehmen in Auftrag gegeben werden.
Für eines dieser Kooperationsprojekte hatte sich eine Studierendengruppe mit Prof. Dr. Christian Ziegler als Betreuer entschieden: Im Auftrag der Schaeffler AG & Co. KG bearbeiteten sie ein anspruchsvolles Problem – das automatisierte Handling von Kugellager-Komponenten inklusive Messungen im Mikrometerbereich, also auf einen Tausendstel-Millimeter genau. Diese Genauigkeit – sowohl bei der Rundheit der Kugeln wie auch beim Durchmesser der Kugellagerringe – ist nötig, damit ein Kugellager wirklich rund läuft. Aktuell wird dieser Arbeitsgang in der Kugellagerstadt Schweinfurt millionenfach von Hand erledigt: Mitarbeitende legen die Ringe manuell in eine Messvorrichtung ein und drehen sie, um deren Umfang mit einer Genauigkeit von einem Millionstel-Meter zu vermessen. Bisher hatte sich dieser monotone Arbeitsvorgang nicht automatisieren lassen, denn das Feingefühl der menschlichen Hand ließ sich noch nicht ersetzen.
„Herzstück der smarten Roboterlösung ist neben der Programmierung ein eigens entwickeltes Spezialwerkzeug, das die automatisierte Übergabe der Ringe an das Mess-System ermöglicht“, erläutert Prof. Dr. Ziegler. „Ein integriertes, gummiertes Antriebsrad sorgt in Kombination mit der Sensorik des Roboters dafür, dass der Ring im Mess-System hochpräzise gedreht werden kann, ohne dass unerwünschte Messfehler entstehen.“ Die Studierenden hätten nicht nur die Inhalte aus Vorlesungen und Übungen erfolgreich angewendet, sondern ihr Konzept kontinuierlich hinterfragt und optimiert, so Prof. Dr. Ziegler. „Aktuell arbeitet die Studierendengruppe an einer speziellen Herausforderung aus dem Produktionsalltag: Was passiert, wenn Öl aus dem Fertigungsprozess die Ringe beim Drehen im Mess-System durchrutschen lässt? Auch hier hat die Gruppe schon eine Lösungsidee gefunden, an der sie derzeit arbeitet.“
NAO lernt neue Laufbewegungen
Ein ganz anderes Problem hatte sich die Gruppe um Betreuer Prof. Dr. Stefan Friedrich ausgesucht: Wie lernt ein Roboter laufen? Für den NAO-Roboter erstellten die Studierenden zuerst ein dynamisches Simulationsmodell – damit können beliebige Bewegungsmuster ausprobiert werden. „Was allerdings dazu gehört: Der Roboter fällt zu Beginn immer um – einem Roboter laufen beizubringen, ist nicht so einfach“, sagt Prof. Dr. Friedrich. In einer Simulation spiele das aber keine Rolle, der Roboter könne so tausende Male probieren loszulaufen. Mittels künstlicher Intelligenz werde dabei anhand der zahllosen Simulationsdurchläufe optimiert, um ein erfolgreiches Laufmuster zu finden. „Abschließend soll die Bewegungssteuerung aus der Simulation auch auf den realen Roboter übertragen werden – daran arbeitet die Gruppe noch“, schildert Prof. Dr. Friedrich.
Mix aus KI und klassischem Ingenieurwissen
Das Team rund um Laboringenieur Rodolfo Verde Castillo nahm die Herausforderung an, einem Roboter das Dame-Spiel beizubringen: „Die größte Herausforderung für den Roboter war es, zuverlässig die Spielsteine zu erkennen, aufzunehmen und abzusetzen. Die Gruppe hat dafür ein automatisches Kalibrierungssystem entwickelt, das zunächst die Höhe des Spielbretts erkennt und sich dann an dessen Rändern orientiert“, erläutert Verde Castillo. Dank dieser Kalibrierung kommt der Roboter damit klar, wenn das Spielbrett nicht immer an genau derselben Stelle steht, ohne dass ein Mensch eingreifen muss. Auch die zwei unterschiedlichen Farben der Spielsteine muss der Roboter eindeutig erkennen können.
„Um aus einem Spielstein eine Dame zu machen, haben sich die Studierenden eine elegante Lösung ausgedacht“, lobt Verde Castillo sein Team. „Sie haben einen Flip-Mechanismus gebaut, womit ein Spielstein umgedreht werden kann und dann die Dame-Seite zeigt.“ Damit alles bündig aufeinander passt, haben die Spielsteine und das Spielbrett eingebaute Magneten. Aktuell laufen im „Gehirn“ des Roboters zwei verschiedene Algorithmen gegeneinander, sodass beim Dame-Spielen zwei KIs gegeneinander spielen. Momentan arbeitet das Team am nächsten Schritt, dann soll der Roboter auch gegen Menschen antreten.
Insgesamt präsentierten 13 Teams ihre Fortschritte bei der Zwischenpräsentation mit einer großen Bandbreite an Themen, darunter auch Drohnen oder automatisierte Rennwagen. Bis zum Ende dieses Wintersemesters haben sie noch Zeit, ihren Projekten den letzten Schliff zu verleihen.
„Es ist faszinierend zu sehen, wie die Studierenden im Laufe der Projekte merken, wie sie mit dem theoretischen Wissen aus dem Studium reale Fragestellungen aus der Praxis bearbeiten können“, sagt Prof. Dr. Dorit Borrmann, die die Präsentation organisiert hatte. „Oft stoßen sie dabei auf unerwartete Probleme. Die Aussicht auf ein funktionierendes Ergebnis weckt dann aber den Ehrgeiz, auch hierfür kreative Lösungen zu entwickeln.“
Über die THWS
Die Technische Hochschule Würzburg-Schweinfurt (THWS) zählt zu den größten Hochschulen für angewandte Wissenschaften in Bayern und steht seit ihrer Gründung im Jahr 1971 für hervorragende Lehre und angewandte Forschung. Mit rund 9.100 Studierenden, einem breit gefächerten Angebot von mehr als 60 Studiengängen sowie zwei Promotionszentren deckt die THWS ein weites Spektrum ab, das von Technik über Wirtschafts- und Sozialwissenschaften sowie Sprache bis hin zu Gestaltung reicht. Die THWS ist nicht nur regional in Franken und Bayern verwurzelt, sondern auch stark international ausgerichtet, was sich in zahlreichen Kooperationen und Austauschprogrammen weltweit und nicht zuletzt in einem vielseitigen englischsprachigen Studienangebot widerspiegelt.
Prof. Dr. Dorit Borrmann
dorit.borrmann@thws.de
https://bro.thws.de/
https://iro.thws.de/
Industriekooperation schon während des Studiums (v. li.): Max Brendler, Jan Baetz, Jakob Steyer und ...
Source: Fabienne Schmidt
Copyright: Fabienne Schmidt
Laboringenieur Rodolfo Verde Castillo zeigte den Dame-spielenden Roboterarm seines Teams bereits den ...
Source: THWS/Eva Kaupp
Copyright: THWS/Eva Kaupp
Criteria of this press release:
Business and commerce, Journalists, Students, Teachers and pupils, all interested persons
Electrical engineering, Information technology, Mechanical engineering, Teaching / education
transregional, national
Studies and teaching, Transfer of Science or Research
German
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