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Innovatives Projekt im Bereich Augmented Reality

Bachelorstudiengang „Mechatronik“: Studierende konstruieren intelligente Wearables

Ob Monteure, die sich den nächsten Arbeitsschritt direkt in ihr Sichtfeld einblenden lassen oder Designer, die am dreidimensionalen Modell arbeiten: 2030, so die Prognose, sollen 400.000 Menschen in Deutschland mit Augmented Reality (AR) – der computergestützten Erweiterung der Realitätswahrnehmung – arbeiten, weltweit 23 Millionen. Vor dem Hintergrund dieser Entwicklung haben Studierende des Bachelorstudiengangs „Mechatronik“ der Fakultät für Technik der Hochschule Pforzheim sich mit der AR-Zukunftstechnologie beschäftigt und intelligente Wearables – kleine, vernetzte Computer, die am Körper getragen werden und den Alltag des Trägers unterstützen sollen – entwickelt. Im Rahmen der Lehrveranstaltung „Konstruktionslehre 2“ im zweiten Semester entstanden unter anderem eine intelligente Brille sowie eine verbesserte Atemschutzmaske. „Menschen werden sich künftig noch häufiger in virtuellen Welten treffen und miteinander interagieren. Technologien basierend auf Virtual Reality und Augmented Reality werden alltagstauglich und unser Zusammenleben grundlegend verändern“, so Professor Dr.-Ing. Mike Barth, der die studentischen Arbeiten betreute.

„Aufgabe der Studierenden war es, ein Wearable zu konstruieren, das in Verbindung mit dem menschlichen Kopf steht“, so Mike Barth. Die Konstruktion eines mechatronischen Systems mit integrierter smarter Funktion erfolgte in einem cloudbasierten CAD-System. „Das interaktive 3D-Modell wurde dann in eine AR-Umgebung geladen, wo das konstruierte Produkt unmittelbar in seiner realen Umgebung getestet werden konnte“, so der Experte für das Engineering mechatronischer Systeme.

Student Vincent Schmitt konstruierte eine Unterstützungsbrille für blinde Menschen. Ausgestattet mit Kamera und Entfernungsmesser kann diese Wörter und ganze Sätze auffangen, verarbeiten und ihrem Träger vorlesen sowie mittels akustischem Signal vor Objekten warnen, denen der Träger sich in zu großer Geschwindigkeit nähert. „Mit meiner intelligenten Brille können blinde Menschen also auch all das lesen bzw. hören, was nicht in Blindenschrift vorliegt.  Der Entfernungssensor, der die Entfernung vom Kopf des Benutzers zum nächstgelegenen Objekt erfasst, ergänzt den häufig genutzten Blindenstock, und zwar um das Erkennen von Objekten die höher gelegen sind. Ein Problem, das damit gelöst wird, ist z. B. die Gefahr großer Menschen, in tiefhängende Türrahmen o. ä. zu laufen", so Vincent Schmitt.

Vor dem Hintergrund der aktuellen Pandemie entwickelte sein Kommilitone Laurin Mrosewski eine verbesserte Atemschutzmaske. Diese enthält seitliche Ausformungen mit jeweils integriertem Filtereinsatz. Die Filter sind teilweise waschbar und können wiederverwendet werden. „Für verschiedene Beanspruchungen können unterschiedliche Filter angeboten werden: z. B. gröber oder feiner, mit Aktivkohle etc.“, so der Student. Die Filtereinsätze befinden sich in einem Kunststoffrahmen, um direkten Kontakt mit dem verschmutzten Filtermaterial zu vermeiden und können schnell und einfach gewechselt werden. Des Weiteren befindet sich auf dem Filter eine Anzeige, die den Verschmutzungsgrad des Filters über den Volumenstrom der ein- und ausgeatmeten Luft bestimmt. UV-Lampen, die die Luft beim Einatmen entkeimen, werden durch einen Akku in der Nackenstütze mit Energie versorgt.

Im Bachelor-Studiengang „Mechatronik“ an der Fakultät für Technik werden zunächst Grundlagen in Elektronik, Informatik, Mathematik, Mechanik, Software-Entwicklung und Physik vermittelt. In späteren Semestern erfolgen fachliche Vertiefungen in den Bereichen Dynamik, Sensoren und Aktoren, Steuerungs- und Regelungstechnik, Signalverarbeitung sowie Software-Engineering. Absolventen des Studiengangs arbeiten als Entwicklungsingenieure, Konstrukteure oder Testingenieure in unterschiedlichsten Branchen.

„Die entstandenen Prototypen der Studierenden sind die Ergebnisse der Mechatronik-Lehre an unserer Fakultät für Technik in Verbindung mit modernsten Engineering-Tools. Das cloud-basierte Arbeiten der Gruppen über Städte- und Länder-Grenzen hinweg entspricht dabei dem Geist der Zeit und ermöglicht unseren Studis auch in der aktuellen Situation einen lebhaften Austausch – auch auf mobilen Endgeräten. Später im Job können unsere Absolventen dank AR-Technologie Produkte testen und ggf. ihren Kunden präsentieren, bevor diese tatsächlich realisiert werden. Wie sieht meine Idee aus? Passen die Größen und Formen? Wie spielen die verschiedenen Bauteile zusammen etc.“, zeigt Professor Mike Barth die berufliche Perspektive auf.