Fachgebiet Technik

Kurzfassung
Stand T1
Fachgebiet Technik
Thema
Agricopter 2.0 - Modulare 3D Analytik
Teilnehmer: Name (Alter)
Anschrift
Schule / Institution / Betrieb
Fabian Albrecht (17)
78549 Spaichingen
Ferdinand-von-Steinbeis-Schule
Tuttlingen
Felix Haag (16)
78549 Spaichingen
Gymnasium
Spaichingen
Jonas Gehring (16)
78554 Aldingen
Gymnasium
Spaichingen
Betreuung: Herr Vogel, Herr Ruf
Partnerinstitution: Schülerforschungszentrum Südwürttemberg (SFZ); Standort Tuttlingen, Tuttlingen
Aus den Erfahrungen mit Mulicoptern aus unserem vorherigen Projekt haben wir einen modularen Copter zur
Unterstützung von landwirtschaftlichen Prozessen selbst entwickelt und gebaut. Der leicht bedienbare
Hexacopter kann durch verschiedene Platinen mit unterschiedlicher Sensorik oder Anwendungsmodulen mit
Kameras bzw. Sprühapplikatoren für vielfältige Einsatzzwecke genutzt werden. Je nach Nutzlast und Flugdauer
lässt sich der Aufbau individuell und schnell ändern. Mögliche Einsatzgebiete sind Bereiche der Umweltanalytik,
der Agrarwirtschaft oder als unterstützende Sensorik für autonome Maschinen in der Feldbewirtschaftung.
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50. Jugend forscht Landeswettbewerb Baden-Württemberg
26. bis 28. März 2015
Robert Bosch GmbH, Stuttgart
Kurzfassung
Stand T2
Fachgebiet Technik
Thema
Alltagsoptimierung von Flugdrohnen
Teilnehmer: Name (Alter)
Anschrift
Schule / Institution / Betrieb
Ulrich Schmid (15)
88662 Überlingen
Jörg-Zürn-Schule
Überlingen
Philipp Schoch (15)
88662 Überlingen
Gymnasium
Überlingen
Betreuung: Herr Locher, Herr Schmid
Partnerinstitution: Schülerforschungszentrum Südwürttemberg (SFZ); Standort Überlingen, Überlingen
In unserem Projekt befassen wir uns mit der Alltagsoptimierung von Flugdrohnen. Auf die Projektidee sind wir
bei der Überlegung nach einem neuen Fahrzeug im Schülerforschungszentrum gekommen, das einem
weitreichenden Spektrum gerecht werden sollte. Unser Ziel ist es, das vorhandene Potential für
Rettungsmanöver zu nutzen und zu automatisieren.
Die Entscheidung fiel auf einen Hexacopter, den wir mit unseren Betreuern in Catia konstruiert haben. Bei
ersten Testflügen zeichnete sich das lasergesinterte Fluggerät schon recht früh durch sein sehr geringes
Gewicht und durch den sehr flexiblen Steckmechanismus gegenüber aus Kohlefaser gefertigten Bausätze aus.
Als Autopiloten verwenden wir den marktführenden Pixhawk Autopiloten mit der Open Source PX4 Firmware.
So ist es uns möglich an der Firmware des Autopiloten weiter zu arbeiten und zahlreiche Aufgaben zu
bewerkstelligen.
Angestrebt ist der Einsatz in der autonomen Vermisstensuche aus der Luft mithilfe einer Wärmebildkamera oder
einfachen Infrarotsensoren sowie einer Anwendung als mobile Beleuchtung.
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50. Jugend forscht Landeswettbewerb Baden-Württemberg
26. bis 28. März 2015
Robert Bosch GmbH, Stuttgart
Kurzfassung
Stand T3
Fachgebiet Technik
Thema
App-gesteuerter Multifunktions-Roboter
Teilnehmer: Name (Alter)
Anschrift
Schule / Institution / Betrieb
Patrick Theobalt (18)
68542 Heddesheim
Hans Freudenberg Schule
Weinheim
Johannes Denig (18)
68542 Heddesheim
Carl-Benz-Schule
Mannheim
Roboter - jeder hat schon einmal davon gehört, viele arbeiten tagtäglich mit ihnen, manche haben sogar einen
zuhause, aber nur sehr wenige haben jemals einen entwickelt. Die Anzahl an Robotern nimmt in den letzten
Jahren stetig zu, ein Ende ist nicht absehbar. Egal ob in der Industrie, zuhause oder neuerdings sogar in Autos,
Roboter nehmen Menschen Aufgaben ab, die meist zu schwer sind oder durch ihren Einsatz schneller erledigt
werden können. Dieses Projekt beschreibt die Entwicklung eines autonomen Multifunktions Roboters, der
sowohl Rasen mähen als auch Schnee schieben kann. Dies wird durch verschiedene Module ermöglicht, die je
nach Jahreszeit gewechselt werden können. Zur Steuerung des Roboters steht eine Android App zur Verfügung
die sowohl auf einem Tablet als auch auf einem Smartphone genutzt werden kann. Die Vorteile eines
Roboters, der multifunktional konstruiert ist, liegen klar auf der Hand: Es gibt nur einmalige Anschaffungskosten
für verschiedene Arbeitseinsätze sowie nur ein zu wartendes Gerät.
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50. Jugend forscht Landeswettbewerb Baden-Württemberg
26. bis 28. März 2015
Robert Bosch GmbH, Stuttgart
Kurzfassung
Stand T4
Fachgebiet Technik
Thema
Automatisierte Tafelreinigungsvorrichtung
Teilnehmer: Name (Alter)
Anschrift
Schule / Institution / Betrieb
Maximilian Hanke (19)
79761 Waldshut-Tiengen
Gewerbliche Schulen
Waldshut-Tiengen
Steven Damjanov (19)
79837 Häusern
Gewerbliche Schulen
Waldshut-Tiengen
Betreuung: Herr Straub, Herr Isele
Unsere Vorrichtung dient zur vollautomatischen Reinigung einer Schultafel.
Das Gerät führt eine mechanische Vorreinigung mittels Bürsten, eine anschließende Hauptreinigung mittels
Wasserdüsen durch. Die mechanische Trocknung erfolgt mittels einer Abziehlippe. Die Reinigungs- und
Trocknungseinheit ist an einem Ausleger montiert, welcher mittels einer Linearachse horizontal über die Tafel
bewegt wird. Die Tafel wird in zwei Durchgängen beim Hin- und Zurückfahren gereinigt. Die Steuerung erfolgt
durch eine speicherprogrammierbare Steuerung.
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50. Jugend forscht Landeswettbewerb Baden-Württemberg
26. bis 28. März 2015
Robert Bosch GmbH, Stuttgart
Kurzfassung
Stand T5
Fachgebiet Technik
Thema
Der Navigationsgürtel - eine Orientierungshilfe für Blinde
Teilnehmer: Name (Alter)
Anschrift
Schule / Institution / Betrieb
Alexander Bayer (16)
73433 Aalen
Kopernikus-Gymnasium
Aalen
Leo Kirgincev (14)
73433 Aalen/Wasseralfingen
Kopernikus-Gymnasium
Aalen
Betreuung: Herr Kroiß, Frau Dr. Graf
Bei unserem Projekt bauen wir einen Navigationsgürtel für blinde Menschen. Damit soll der Träger des Gürtels
einen Gegenstand in bis zu 4 Meter Entfernung erkennen. Dies geschieht über Vibrationsmotoren, wie sie auch
in Smartphones verwendet werden.
Dazu werden 15 Ultraschall-Entfernungssensoren so an einem Gürtel befestigt, dass jeder in eine andere
Richtung zeigt und für diese Richtung die Entfernung misst. Deren Steuerung erfolgt über einen Mikrocontroller.
Der Mikrocontroller ist dabei auch so programmiert, dass sich die Anzahl der Vibrationen je Sekunde erhöht, je
näher der Träger des Gürtels dem Gegenstand kommt.
Mit unserem Projekt wollen wir blinden Menschen helfen, sich außerhalb der gewohnten Umgebung besser und
sicherer zu bewegen.
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50. Jugend forscht Landeswettbewerb Baden-Württemberg
26. bis 28. März 2015
Robert Bosch GmbH, Stuttgart
Kurzfassung
Stand T6
Fachgebiet Technik
Thema
Futterboot für Angler
Teilnehmer: Name (Alter)
Anschrift
Schule / Institution / Betrieb
Johannes Hügel (16)
74673 Mulfingen
Ganerben-Gymnasium
Künzelsau
Steven Karsten (16)
74673 Mulfingen
Ganerben-Gymnasium
Künzelsau
Betreuung: Herr Kamleiter
Partnerinstitution: Rheinhold-Würth-Hochschule, Künzelsau
Unser Projekt ist ein Futterboot zum Angeln. Es zieht per selbstprogrammierter Fernsteuerung den Haken mit
Angelschnur von der Rolle des Anglers am Ufer, schleppt ca. 2 kg Beifutter gezielt an eine vermeintlich gute
Fangstelle und kippt es einmalig aus. Danach ist das Boot komplett frei von der Angelschnur und man kann
zurückfahren. Außerdem ist eine LED-Beleuchtung und ein Scheinwerfer anschaltbar. Die Akkuspannung,
Motor- und Wassertemperatur wird gemessen, zurückgesendet und am Fernsteuersender angezeigt. Der
Grundkörper des Katamarans besteht aus zwei über eine Platte verbundenen Rohren. Für die Zukunft wollen
wir versuchen ein GPS-Navigationssystem und ein Echolot einzubauen.
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50. Jugend forscht Landeswettbewerb Baden-Württemberg
26. bis 28. März 2015
Robert Bosch GmbH, Stuttgart
Kurzfassung
Stand T7
Fachgebiet Technik
Thema
iFresh – SmartFridge
Teilnehmer: Name (Alter)
Anschrift
Schule / Institution / Betrieb
Marvin Motzet (18)
88422 Seekirch
Wieland-Gymnasium
Biberach
Marcel Mohn (17)
88525 Dürmentingen
Kreisgymnasium
Riedlingen
Betreuung: Herr Fritsch, Herr Graf
Partnerinstitution: Schülerforschungszentrum Südwürttemberg (SFZ); Standort Bad Saulgau, Bad Saulgau
Ausgehend von der Problematik, dass in Deutschland je Einwohner etwa 82 Kilogramm Lebensmittel im Jahr
weggeworfen werden (Stand: 2012), entwickeln wir einen intelligenten Kühlschrank, der das
Mindesthaltbarkeitsdatum der eingelagerten Produkte erfasst und den Benutzer auf bald ablaufende
Lebensmittel hinweist.
In unserem Projekt spielt die Benutzerfreundlichkeit eine wichtige Rolle. Hierzu entwickeln wir eine intelligente
App im Verbund mit einer technisch ausgeklügelten Scaneinrichtung. Dabei wird jedes Lebensmittel über einen
QR-Code erfasst und in einer Datenbank gespeichert. Die App vermittelt dem Benutzer, welche Lebensmittel
als nächstes ablaufen und folglich anhand Rezeptvorschläge aufgebraucht werden können. An der
Kühlschranktür wird ein Tablet-PC befestigt, wodurch der Benutzer darauf hingewiesen wird, wann welches
Produkt abläuft.
Weitere Informationen über unser Projekt finden Sie auf unserer Homepage unter ifresh.sfz-bw.de.
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50. Jugend forscht Landeswettbewerb Baden-Württemberg
26. bis 28. März 2015
Robert Bosch GmbH, Stuttgart
Kurzfassung
Stand T8
Fachgebiet Technik
Thema
Multifunktionsanlage zur Dekontamination von Wasser und Sterilisation
von medizinischen Instrumenten mittels UV-Strahlung
Teilnehmer: Name (Alter)
Anschrift
Schule / Institution / Betrieb
Karsten Müller (18)
75223 Niefern-Öschelbronn
Hilda-Gymnasium
Pforzheim
Leah Graumann (18)
71665 Vaihingen/ Enz
Hilda-Gymnasium
Pforzheim
Timur Raupach (18)
75172 Pforzheim
Hilda-Gymnasium
Pforzheim
Betreuung: Frau Dr. Lugova, Herr Dr.-Ing. Götz
Ungefähr einer Milliarde Menschen, vor allem in Entwicklungsländern, ist der Zugang zu sauberem Wasser
verwehrt. An den Folgen mangelnder Hygiene und mit Bakterien und Viren verseuchtem Wasser sterben
jährlich mehr als acht Millionen Menschen. Zusätzlich kommt es durch den Einsatz des verschmutzen Wassers
in Krankenhäusern zu tödlichen Neuinfektionen.
Das Ziel des Projektes ist die Entwicklung einer Multifunktionsanlage, die sowohl zu der Dekontamination von
Wasser als auch der Sterilisation von medizinischen Instrumenten mittels UV-Strahlung geeignet ist.
Der Betrieb der Anlage soll dabei ausschließlich auf Solarenergie beruhen und dadurch nachhaltig und
umweltfreundlich sein.
Durch einen geschickten Aufbau soll die Anlage auch vor Ort in den Entwicklungsländern, sogar von Schülern,
hergestellt werden.
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50. Jugend forscht Landeswettbewerb Baden-Württemberg
26. bis 28. März 2015
Robert Bosch GmbH, Stuttgart
Kurzfassung
Stand T9
Fachgebiet Technik
Thema
Nachgeführte Photovoltaik – neue Sensorik
Teilnehmer: Name (Alter)
Anschrift
Schule / Institution / Betrieb
Benjamin Moosherr (15)
88499 Altheim
Kreisgymnasium
Riedlingen
Betreuung: Herr Heinzelmann
Photovoltaikmodule werden auch heute schon der Sonne nachgeführt. Die dabei verwendete Technik kann
einerseits tageszeitgesteuert sein oder andererseits den hellsten Punkt anvisieren. Beide Verfahren haben
Nachteile.
Mit der von uns erforschten und entwickelten Dreipunkttechnik erreichen wir eine noch effizientere Nutzung des
Sonnenlichtes.
Auch die Software zur Steuerung der sonnengeführten Photovoltaik wurde von uns entwickelt.
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50. Jugend forscht Landeswettbewerb Baden-Württemberg
26. bis 28. März 2015
Robert Bosch GmbH, Stuttgart
Kurzfassung
Stand T10
Fachgebiet Technik
Thema
Obelix recycled
Teilnehmer: Name (Alter)
Anschrift
Schule / Institution / Betrieb
Johannes Bier (19)
88662 Überlingen
Elektronikschule Tettnang
Tettnang
David Lippner (18)
88696 Taisersdorf
Gymnasium
Überlingen
Julian Mock (15)
88696 Owingen
Freie Waldorfschule
Rengoldshausen
Überlingen
Betreuung: Herr Locher
Partnerinstitution: Schülerforschungszentrum Südwürttemberg (SFZ); Standort Überlingen, Überlingen
In dem Robotik Klassiker "Probabilistic Robotics" von Sebastian Thrun, Dieter Fox und Wolfram Burgard legten
die Autoren zur Jahrtausendwende die Grundlage zum Umgang mit einem der Grundprobleme autonomer
Roboter, nämlich der Frage: Wo genau befindet sich der Roboter. Aufbauend auf diesen Grundlagen hat sich in
den letzten Jahren mit ROS eine Open Source Community gebildet, die u.a. Tools zum Umgang mit diesem
Problem zur Verfügung stellt. Mit unserem Projekt haben wir einen Roboter entwickelt, mit dem wir diese Tools
kennenlernen, testen und einsetzen können.
Unser Roboter ist nun in der Lage von seiner Umgebung eine Karte zu erstellen. In der Karte können Ziele
gewählt werden, die der Roboter anfahren kann. Über einen Laserscanner und mit Hilfe odometrischer Daten
lokalisiert sich der Roboter automatisch. Im Falle von Lokalisierungsfehlern (z.B. aufgrund durch-drehender
Räder) schafft es der Roboter anschließend durch das Abscannen seiner Umgebung und dem Abgleich mit der
Karte wieder eine richtige Position zu ermitteln.
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50. Jugend forscht Landeswettbewerb Baden-Württemberg
26. bis 28. März 2015
Robert Bosch GmbH, Stuttgart
Kurzfassung
Stand T11
Fachgebiet Technik
Thema
RFID - Fahrradschleuse
Teilnehmer: Name (Alter)
Anschrift
Schule / Institution / Betrieb
Jan Kaupe (18)
71229 Warmbronn
Berufliches Schulzentrum
Leonberg
Tobias Mahler (18)
71254 Hirschlanden
Berufliches Schulzentrum
Leonberg
Robin Grob (19)
71229 Leonberg
Berufliches Schulzentrum
Leonberg
Betreuung: Herr Haas
An vielen Schulen und anderen öffentlichen Einrichtungen gibt es die Möglichkeit Fahrräder im Freien an
Fahrradständern anzuschließen. Leider werden die dort abgestellten Fahrräder oft beschädigt oder sogar
geklaut.
Unsere Idee ist es, eine Fahrradschleuse zu entwickeln, welche dafür sorgt, dass die Fahrräder ohne ein
zusätzliches Schloss sicher in einem separaten Abstellraum gelagert werden können. Nur registrierte
indentifizierte Nutzer können den Raum betreten und auch nur mit dem eigenen oder ohne Fahrrad wieder
verlassen. Durch eine benutzerfreundliche, einfache Oberfläche (unter Android z.B. auf einem Tablet) kann die
Schleuse administriert (neue Personen hinzugefügt und Daten abgerufen) werden.
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50. Jugend forscht Landeswettbewerb Baden-Württemberg
26. bis 28. März 2015
Robert Bosch GmbH, Stuttgart
Kurzfassung
Stand T12
Fachgebiet Technik
Thema
ROV - Remotely Operated Vehicle
Teilnehmer: Name (Alter)
Anschrift
Schule / Institution / Betrieb
Lorenz Dürr (18)
78655 Dunningen
Leibniz-Gymnasium
Rottweil
Leonard Holpp (18)
78628 Rottweil
Leibniz-Gymnasium
Rottweil
Lukas Bantle (19)
78661 Dietingen
Leibniz-Gymnasium
Rottweil
Betreuung: Herr Kleikamp, Frau Kies
Die Welt hielt den Atem an, als die Katastrophe der Deepwater Horizon im Golf von Mexiko für alle sichtbar
wurde. Längst spielen Unterwasserfahrzeuge in der Technik und natürlich besonders im Offshore-Bereich eine
große Rolle. Der zweite Prototyp des ROV oder Remotely Operated Vehicle besteht aus einem leichten
Kunststoffrahmen, in dem Videokamera, Elektronik, Motoren, Schwimmkörper, Akkutanks, Messinstrumente
sowie Beleuchtung montiert wurden. Um 6 Freiheitsgrade zu erreichen wurden 8 statt bisher 4 Motoren
verbaut. Die Steuerung erfolgt über mehrere Mikrokontroller sowie über eine GUI welche den Benutzer mittels
künstlichem Horizont, Kompass, 3D Lagereglung, Mess- sowie Fahrdatenübersicht inklusive Diagramme uvm.
unterstützt. Die Signale werden zwischen Schiff und Boje über Funk, dann von der Boje direkt über Kabel
übertragen. So ist es auch möglich Videosignale von der faszinierenden Unterwasserwelt auf das schuleigene
Forschungsschiff zu übertragen und in der GUI darzustellen. Ein Notfallprogramm startet das Auftauchen, auch
wenn z.B. Signale über die Steuerung nicht mehr übertragen werden können.
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50. Jugend forscht Landeswettbewerb Baden-Württemberg
26. bis 28. März 2015
Robert Bosch GmbH, Stuttgart
Kurzfassung
Stand T13
Fachgebiet Technik
Thema
SensNet: Vernetzte Sensoren zur Umweltmessung
Teilnehmer: Name (Alter)
Anschrift
Schule / Institution / Betrieb
Niklas Fauth (17)
74354 Ottmarsheim
Friedrich-Schiller-Gymnasium
Marbach am Neckar
Janis Streib (19)
70469 Stuttgart
Karlsruher Institut für Technologie
Karlsruhe
Betreuung: Herr Dipl. Ing. Becker, Herr Horlacher
Partnerinstitution: Kepler-Seminar für Naturwissenschaften, Stuttgart
Gerade heute ist Umweltmesstechnik wichtig, um vor Gefahren zu warnen und im Katastrophenfall richtig zu
reagieren. Dass solche Katastrophen eine reale Gefahr darstellen zeigen uns vergangene Unfälle, der Austritt
von Radioaktivität, die Freisetzung von Gefahrstoffen in die Umwelt, aber auch natürliche Gefahren wie
Unwetter oder Erdbeben können jederzeit auftreten. Im Rahmen dieses Projekts wurde ein Messsystem
entwickelt, das es ermöglich, beliebig große Flächen mit Sensoren verschiedenster Art abzudecken, die sich
selbstständig vernetzen und ihre Messdaten von einem Knotenpunkt aus auf der ganzen Welt verfügbar
machen. Dabei sind die einzelnen Detektoren sehr universell einsetzbar, auf einen einheitlichen Grundbau
können verschiedene Sensorköpfe aufgesteckt werden. Zwei dieser Messköpfe basieren auf früheren Jugend
forscht Projekten, so wurde die Gas- und Radioaktivitätsmessfunktion bereits in den letzen Jahren selbst
entwickelt. Der komplette Detektor ist dabei etwa so groß wie eine Karotte und verfügt über einen Akku, GPS
und ein OLED Display. Insgesamt setzt das System auf Modularität sowie frei verfügbare Hardware, dadurch
ist es kostengünstig und damit auch für Privatpersonen und Schulen sehr interessant. Anwendungsabhängig
kann sich der Sensor entweder Stand-Alone über Bluetooth mit einem Smartphone verbinden, oder sich über
868MHz Funk in ein Netzwerk einbinden, um beispielsweise über eine interaktive Karte flächendeckend
Messwerte abzurufen. Somit lässt sich der Sensor entweder stationär zur Langzeitmessung nutzen, aber auch
flexibel zum Aufbau eines Zweckgebundenen Überwachungsnetzwerks, beispielweise bei der Ausbreitung von
Schadstoffen.
Für den Inhalt der Kurzfassungen sind die Teilnehmer verantwortlich!
50. Jugend forscht Landeswettbewerb Baden-Württemberg
26. bis 28. März 2015
Robert Bosch GmbH, Stuttgart
Kurzfassung
Stand T14
Fachgebiet Technik
Thema
Tesla Beats - die spannungsgeladene, elektronische Musik
Teilnehmer: Name (Alter)
Anschrift
Schule / Institution / Betrieb
Phil Erle (20)
72770 Reutlingen
Robert Bosch GmbH
Reutlingen
Betreuung: Herr Löffler
Teslaspulen stellen die perfekte Mischung aus technischen Know-how, Zurschaustellung physikalischer
Prinzipien und Faszination für schillernde Lichtblitze dar. Doch können diese Blitze Musik spielen? Ja! Mit
meinem Projekt möchte ich die Realisierung eines Systems bewerkstelligen, welches aufbauend auf Ergebnisse
der internationalen Teslaspulen-Community diese ungewöhnliche Verbindung weiter erschließt, um auf lange
Sicht einen konkurrenzfähigen Hochtöner zu fertigen.
Für den Inhalt der Kurzfassungen sind die Teilnehmer verantwortlich!
50. Jugend forscht Landeswettbewerb Baden-Württemberg
26. bis 28. März 2015
Robert Bosch GmbH, Stuttgart