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. 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 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. 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 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. 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 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. 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 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. 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 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. 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 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. 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 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. 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 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. 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 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. 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 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. 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 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. 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 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
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