VDE/BMBF-Studentenwettbewerb COSIMA Preisträger mit ausgezeichneten Projekten

Die besten Ideen für neue Einsatzmöglichkeiten von Mikrosystemen erhalten im Rahmen des Studentenwettbewerbs COSIMA die Chance, als Projekt und Prototyp realisiert zu werden. Die besten drei Projekte wurden nun prämiert – und nehmen am internationalen Wettbewerb iCan teil.

Seit 2009 veranstaltet der VDE mit Unterstützung des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) den Wettbewerb COSIMA, bei dem Studierende von Fachhochschulen und Hochschulen im deutschsprachigen Raum Ideen für neue Einsatzmöglichkeiten von Mikrosystemen entwickeln. Die Abkürzung COSIMA steht für „Competition of Students in Microsystems Applications“. Bei diesem Wettbewerb (www.cosima-mems.de) entstehen innovative Anwendungen und Konzepte auf der Grundlage bereits existierender mikrosystemtechnischer Komponenten.

Die Aufgabenstellung für die studentischen Teams reicht von der wirtschaftlichen Planung über die Projektdurchführung bis zur Öffentlichkeitsarbeit. Aus aussichtsreichen Konzepten entwickeln die Teams dann einen Prototyp. Ende Oktober 2015 präsentierten die Nachwuchsforscher ihre Projekte im Rahmen des MikroSystemTechnik-Kongresses in Karlsruhe.

Wasserhaushalt des Körpers über den Widerstand messen

Mit „Sip It!“ (Schluck es!), einem mobilen Dehydrationswarner für Senioren, haben vier Studenten der TU Darmstadt aus den Fachbereichen Rechts- und Wirtschaftswissenschaften sowie Elektro- und Informationstechnik (Luisa Pumplun, Claas Hartmann, Masih Fahim und Marco Degünther) den diesjährigen Studentenwettbewerb COSIMA und damit ein Preisgeld von 1000 Euro gewonnen (Bild 1). Mit Hilfe von vier Metallelektroden, an denen der Nutzer seine Hände anlegt, misst das Gerät den Widerstand des Körpers bei einem Wechselstrom von 0,8 mA und einer Frequenz von 50 kHz. In lediglich einer Sekunde Messzeit kann so die Impedanz von Hand zu Hand erfasst und eine Aussage über den Hydrationszustand des Anwenders getroffen werden. Das Messgerät soll einmal täglich nach dem Aufstehen angewendet werden. Ein akustisches Signal erinnert an die regelmäßige Nutzung. Tritt eine gefährdende Abweichung des Wasserhaushalts vom anwenderspezifischen Idealwert auf, warnt das Messgerät optisch und akustisch. Die nächste Generation des Dehydrationswarners soll eine Nachricht an Angehörige schicken können.

Handtaschen erkennen Besitzer - und Diebe

Über den mit 750 Euro dotierten zweiten Platz im COSIMA-Wettbewerb freuten sich Svenja Hermann, William Tasnadi, Loïc Kautzmann und Tommy Heckert (Bild 2) von der TU Ilmenau. Sie entwickelten eine Alarmanlage für Handtaschen. Bei der „ProBag“ genannten Diebstahlerkennungs- und Warnanlage handelt es sich um ein Modul, das als elek­tro­nisches Schloss in eine Tasche inte­griert wird, um den Diebstahl von Wertsachen aus der Tasche und das Stehlen der Tasche selbst zu detektieren und zu verhindern. Mit Hilfe eines integrierten Bewegungssensors können die Taschenbewegungen aufgenommen und die Sensorsignale in einer Steuereinheit verarbeitet werden. Bei der Detektion wird in der Datenverarbeitung zwischen zwei Arten unterschieden. Zum einen wird detektiert, wenn die Tasche dem Besitzer entrissen wird. Zum anderen wird anhand des Bewegungsmusters festgestellt, wenn ein Dieb versucht, die abgestellte Tasche wegzutragen. In beiden Fällen ertönt ein lauter Alarm, der den Dieb abschrecken und die Umgebung auf den Diebstahl aufmerksam machen soll, und der Besitzer erhält ein Warnsignal über sein Smart­phone.

Zum zusätzlichen Schutz der Wertsachen in der Tasche verschließt ein elektronisches Schloss die Tasche. Es lässt sich schlüssellos öffnen: über einen individuell eingelernten Klopfrhythmus auf die Tasche oder über eine Smartphone-App. Die Smart­phone-Applikation dient auch zum Austausch von Statusinformationen und Befehlen zwischen Taschenbesitzer und ProBag.

Roboter hilft beim Kabellegen in Leerrohren

Die Studenten der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Karl Lappe, Konstantin Hoffmann und Wesley Custódio entwickelten den Prototyp eines Roboters, der beim Verlegen von Leitungen in Leerrohre die Arbeit erleichtern soll (Bild 3). Für ihr Projekt mit dem Namen „Cablebot“ erhielten sie den dritten Preis im COSIMA-Wettbewerb mit einem Preisgeld von 500 Euro. Derzeit werden elektrische Leitungen entweder durch einen hydrostatischen Druckunterschied oder mechanisch mittels einer Spirale in Leerrohre gezogen. Beide Methoden sind zeitlich und/oder apparativ sehr aufwändig.

In ihrem Projekt haben die drei Studenten zunächst drei Konzepte zum Verlegen einer Zugschnur in Leerrohren erdacht und realisiert. Konzept Nr. 1 ist ein kompakter Aufbau für den Einsatz bei Rohren mit 32 mm Durchmesser, dessen Herzstück ein Motor mit integriertem Getriebe ist. Das zweite, „Inchworm“ genannte Konzept besteht aus einem Linearaktor für den Vortrieb sowie zwei Magnetaktoren, die dafür sorgen, dass der Roboter sich im Rohr verspannen kann. Durch eine sequenzielle Ansteuerung der drei Aktoren wird eine Regenwurm-ähnliche Fortbewegung ermöglicht. Beim dritten und vielversprechendsten Konzept wurden Motor und Getriebe getrennt, um den Roboter auch in Rohren mit 16 mm Außendurchmesser einsetzen zu können. Für die Verbindung sorgt eine flexible Welle, die sowohl die Rotationsenergie des Motors überträgt als auch das gegenseitige Verdrehen zwischen Motor und Getriebe unterbindet.

Die drei Gewinnerteams des COSIMA-Wettbewerbs haben sich auch für den internationalen Wettbewerb iCan 2016 qualifiziert. Vom 6. bis 8. Juli 2016 treffen sie in Paris mit ihren Projekten auf Teams aus der ganzen Welt.