Würzburg-Schweinfurt; Studierende entwickeln kreative Lösungen wie autonome Unkrautbekämpfung und passive Radarsysteme
Unkrautvernichtung ganz ohne Herbizide, aber dafür mit Hochspannung: So wird sichergestellt, dass auch die Wurzeln durch den Stromstoß vollständig abgetötet werden. Der dazu nötige Hochspannungsimpuls wird von Laborausrüstung der Hochspannungstechnik (dunkelrot, rechts im Bild) erzeugt (Foto: THWS/Eva Kaupp)
Eine knifflige Fragestellung über ein Jahr hinweg bearbeiten – beim Entwicklungsprojekt zeigen Studierende der Elektrotechnik an der Technischen Hochschule Würzburg-Schweinfurt (THWS), was sie während ihres Studiums gelernt haben. Bei der traditionellen Präsentation am Tag der Elektrotechnik überzeugten sie mit einer Vielfalt an Themen, darunter passive Radar-Überwachung, eine interaktive Weltkarte und nachhaltige Unkrautbekämpfung.
Bei letzterem ist Prof. Dr. Mark Eberspächer, der das Entwicklungsprojekt leitet, als potenzieller Kunde schon gewonnen: Nie mehr die Wochenenden mühsam mit Unkrautjäten verbringen müssen, das verspricht „WIZARD – Weed Identification and Zapping via Autonomous Robot Device“ (Unkrauterkennung und -vernichtung mittels eines autonomen Roboters). In Kooperation mit einem Team der Texas A&M University (Connor Mullen, Will Fenno) trainierten Schweinfurter Studierende (Lisa Krug, Michael Dacheneder, Leon Jaksch) zunächst einen Roboter-Greifarm mit einem selbst entwickelten Algorithmus, um zwischen einer Sojapflanze und Unkraut unterscheiden zu können. Im zweiten Schritt muss der Roboter eine Elektrode zielgenau ansetzen, um das Unkraut mit einem Hochspannungsimpuls zu vernichten. Dadurch wird das Kraut bis in die Wurzel hinein „gezappt“ und kann nicht einfach wieder erneut austreiben. Für die Umsetzung dieser Idee konnte das Team auf die Unterstützung sowie die Apparate des Hochspannungslabors der THWS zählen. Ein weiterer Knackpunkt war die Frage, wo sich über die Wintermonate genügend Unkrautpflanzen auftreiben lassen, um den Algorithmus trainieren zu können – eine befreundete Gärtnerin konnte beim Züchten aushelfen. Noch ist das Setup sehr groß und eher unhandlich. Das letztendliche Ziel ist aber, eine mobile Roboterplattform zu benutzen, die sich autonom über ein Feld bewegen kann, um Unkräuter aufzuspüren.
Eine weitere Projektidee war, einen Windrad-Demonstrator zu bauen, der zukünftig als Lehrmittel bei einem Laborpraktikum von Prof. Dr. Heinz Endres eingesetzt werden kann. Hier orientierte sich das Team (Leon Baucke, Malte Geißler, Tim Holzinger) an realen Vorbildern, wobei die Gesamthöhe der Anlage ca. einen Meter beträgt, die Rotoren sind etwa 35 cm lang. Die sogenannten Pitchwinkel (Neigung) der Rotoren zu verstellen, war der Fokus des Projekts. Die Form der Rotoren ähnelt der von Flugzeugtragflächen, die Drehgeschwindigkeit wird also von deren Auftriebskraft beeinflusst. Je nach Winkel wirkt die Auftriebskraft stärker oder schwächer – dies wird relevant, wenn beispielsweise wegen zu hoher Windgeschwindigkeiten das Windrad abgebremst werden muss, um Schäden zu vermeiden.
Mittels Windmaschine wird der Windrad-Demonstrator angetrieben (Foto: THWS/Eva Kaupp)
Wie lassen sich unbekannte Flugobjekte, wie beispielsweise Drohnen, zuverlässig und frühzeitig erkennen? Mit dieser Frage haben sich Niklas Hanft und Fynn Schmitt von der THWS gemeinsam mit Studierenden der Auburn University in Alabama/USA (Evan Beoubay, Caitlin Wu) beschäftigt. Ziel war es, ein passives Radarsystem zu entwickeln, das gleich mehrere Vorteile bietet: Zum einen können dafür schon bestehende Funksender genutzt werden – in diesem Fall Sender des Bayerischen Rundfunks am Kreuzberg – was billiger ist, als einen eigenen, aktiven Sender zu verwenden. Zum anderen sind diese passiven Systeme schwer zu orten und können so unbeobachtet bleiben.
Rund 600 Euro kostet das passive Radarsystem, so die Teammitglieder. Normalerweise stehen pro Person beim Entwicklungsprojekt rund 50 Euro an Budget zur Verfügung – durch die vorgesehene Zweitnutzung als Lehrmittel konnte das Team aber auf ein größeres Budget zurückgreifen (Foto: THWS/Eva Kaupp)
„Die gemeinsame Bearbeitung der Projekte mit den amerikanischen Partneruniversitäten hat gezeigt, wie gewinnbringend internationale Zusammenarbeit im ingenieurwissenschaftlichen Umfeld sein kann“, sagt Prof. Dr. Mark Eberspächer. „Es war eine Freude zu beobachten, wie die Teams an ihren Herausforderungen gewachsen sind und sich im Verlauf des Projekts sowohl fachlich als auch persönlich weiterentwickelt haben.“
Ein interaktiver, rotierender Globus – möglich gemacht durch eine Platine mit 416 LEDs. Erst wenn sich die Platine schnell genug dreht und die LEDs immer zum richtigen Zeitpunkt aufleuchten, wird die Illusion einer Erdkugel perfekt. Inspiration für dieses Projekt war das Spiel „Länder raten“ (Foto: THWS/Eva Kaupp)
Musik sichtbar machen – das schafft der Wasserspiel-Lautsprecher: Durch die Bewegung des Wassers und im Takt pulsierende Lichter wird Musik nicht nur durch Hören erfahrbar. Prof. Dr. Abid Ali (li.) begutachtet den Apparat (Foto: THWS/Eva Kaupp)
Ein altes Spiel in neuem Gewand – das automatisierte Schachbrett zeigt in Grün für Prof. Dr. Anatoli Wellhöfer (rechts im Bild) die möglichen nächsten Züge an (Foto: THWS/Eva Kaupp)
