Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Griff ins Osterkörbchen: Industrieroboter palettiert Ostereier

26.03.2013
Master-Studierende der Hochschule Osnabrück programmieren einen Roboter so, dass er selbsttätig Ostereier aus einem Körbchen greift und dann in eine Eierpackung einsortiert: Ein studentisches Projekt mit hohem Spaßfaktor – und genau so hohen Anforderungen an technisches Wissen aus unterschiedlichen Disziplinen.

„Ei, Ei, ab in die Eierpalette!“ heißt es dieses Ostern im Labor für Regelungstechnik und digitale Signalverarbeitung an der Hochschule Osnabrück. Dort kann man dieser Tage einen orangefarbenen Industrieroboter bestaunen, der sich vorsichtig einem Osterkörbchen nähert, dort das oberste Ei ansaugt und es nach mehreren Drehungen des Roboterarms behutsam in einer Eierpackung versenkt. Eier palettieren: Für diese Aufgabe, die bereits Dreijährige mit Leichtigkeit erledigen würden, benötigt ein Roboter ein ausgefeiltes Programm.


Gleich landet auch das rote Ei in der Packung: Der Industrieroboter aus dem Labor für Regelungstechnik und digitale Signalverarbeitung an der HS Osnabrück wurde von Mechatronik-Studierenden für diese Aufgabe programmiert.

„Genauer gesagt, sind dafür sogar mehrere Programme und viele einzelne Schritte notwendig“, sagt Sebastian Werning. Mit seinen Kommilitonen Alexander Krieger, Insa Maßmann und Matthias Speer hat er im Seminar „Mechatronik“ das Projekt „3D-Erkennung von ungeordneten Objekten für eine Roboteranwendung“ bearbeitet. Andere Studierende befassten sich mit der Datenübertragung an Lokomotiven über Schienen, der Automatisierung der heutzutage noch manuell betriebenen Produktion von Fahrradständern oder einem anderen der insgesamt zwölf Mechatronik-Projekte.

Mechatronik ist in vielen Bereichen der Schlüssel für technologische Innovationen: Ob in modernen Industrierobotern, Flugzeugen oder Autos: Überall dort, wo Daten und Signale erfasst, automatisch verarbeitet und in Bewegungen umgesetzt werden, kommt Mechatronik zum Einsatz. „Das Spannende an dieser recht neuen Ingenieurdisziplin ist das Zusammenspiel von Mechanik, Elektronik und Informatik“, sagt Prof. Dr. Benno Lammen, Sprecher des Master-Studiengangs „Mechatronic Systems Engineering“ (MSE) an der Hochschule Osnabrück. Dort werden „Querdenker“ ausgebildet, die sich in unterschiedlichen Ingenieurbereichen auskennen und später in Entwicklungsabteilungen von Unternehmen oder in Forschungsinstituten mit ungewöhnlichen Ideen für Innovationen sorgen.

Um seinen Studierenden zu zeigen, wie viel Spaß in der anspruchsvollen Schnittstellendisziplin Mechatronik steckt, hat sich Prof. Lammen mit seinem Kollegen, dem Diplom-Ingenieur Heinz-Hermann Hillbrand, die knifflige Ostereier-Aufgabe einfallen lassen. „Dahinter steckt eine Problemstellung aus der Robotertechnik, der sogenannte ‚Griff in die Kiste‘. Ein Roboter soll dabei Objekte, die chaotisch in einer Kiste liegen, greifen und vereinzeln“, erklärt der Professor für Mechatronik. Dies sei eine schwierige Aufgabe, da die Lage der Objekte vorab nicht bekannt ist und mittels 3D-Sensorik bestimmt werden müsse.
Die Studierenden haben dafür zwei handelsübliche Kinect-Kameras eingesetzt, die ein dreidimensionales Tiefenbild der Eier im Körbchen liefern. Die tiefste Stelle wird dabei dunkelblau angezeigt, die höchste Stelle – dunkelrot. Dank einem Bildverarbeitungsprogramm „erkennt“ der Roboter so, welches Ei wie liegt, und kann das oberste Ei mit einem Sauger greifen. Im zweiten Schritt wird durch ein weiteres Programm die Ausrichtung des Eis ermittelt und daraus die nötigen Bewegungen des Roboterarms abgeleitet, um das Ei vertikal auszurichten. Die passende Position zum Einsortieren in die Eierpackung liegt nun vor. Dann muss der Roboter noch einen freien Platz in der Packung berechnen und das Ei dorthin platzieren. Neben einer pfiffigen Anwendung zu Ostern wird so gezeigt, dass das System empfindliche Werkstücke verarbeiten kann.

„Aus dem ‚Griff in die Kiste‘ haben unsere vier Studierenden den ‚Griff ins Osterkörbchen‘ gemacht“, scherzt Lammen sichtlich froh darüber, dass das Team seine schwierige Aufgabe erfolgreich gelöst hat. Zwar hat der Laboringenieur Hillbrand die Mechatronik-Studierenden in die Thematik eingearbeitet – allzu viele Tipps gab es von ihm aber nicht. „Sehen – begreifen – entwickeln: darum geht es oft bei technischen Neuerungen“, sagt er. „Wenn ein Problem erkannt und die Aufgabe verstanden wurde, müssen Ingenieure oft verschiedene Wege ausprobieren, bis die Lösung funktioniert. Für uns Projektbetreuer heißt es dann: eigenständige Arbeit ermöglichen und nicht zu viel eingreifen.“

Rund 160 Stunden hat jedes Teammitglied in die Lösung investiert. „Wir alle haben von zu Hause in Einzelarbeit einen immensen Programmieraufwand bewältigt“, erzählt Sebastian Werning. Bis zu dreimal wöchentlich hat sich seine Projektgruppe im Labor getroffen, die aktualisierte Software eingespielt und getestet und dann die nächsten Schritte besprochen. Jedes Teammitglied hatte einen eigenen Schwerpunkt: Insa und Matthias befassten sich mit der Programmierung des Roboters, während sich Alexander und Sebastian mit der Bildverarbeitung, der Objekterkennung und der Hauptablauf-Routine auseinandersetzten. Zugute kam dem Team, dass alle vier künftigen Mechatronik-Master unterschiedliche Vorbildung haben: Sie besitzen Bachelor-Abschlüsse in Technischer Informatik, im Wirtschaftsingenieurwesen sowie in zwei verschiedenen Elektrotechnik-Fachrichtungen: „Automatisierungs- und Energietechnik“ sowie „Elektronik und Kommunikation“. Auch das ist typisch für den Master MSE, der auch Absolventen anderer Programme, z. B. Maschinenbau, offen steht.

„Das Arbeiten mit einem solch komplexen Gesamtsystem – Roboter, Kameras und die Software – war sehr interessant für mich“, sagt Andreas Krieger. Matthias Speer freut sich über „erweiterte Kenntnisse sowohl in der Roboterprogrammierung als auch in der Bildverarbeitung – aber auch darüber, mit einem tollen Team etwas Innovatives geschaffen zu haben“. Sebastian Werning schließt sich seinen Kommilitonen an: „Die Kombination aus einer selbstentwickelten Bildverarbeitung zur Erkennung von Eiern mit Hilfe mehrerer günstiger 3D-Kameras einerseits und der Projizierung der gewonnenen Informationen auf die Bewegungsabläufe des Roboters andererseits hat mich fasziniert.“

Auch in der Bewertung des Mechatronik-Masters an der Hochschule Osnabrück sind sich die Kommilitonen einig: „Anhand solcher Projekte kann man im MSE-Studiengang viel Neues lernen und hat die Möglichkeit, neben der Theorie aus den Vorlesungen, praxisnahe Problemstellungen zu bearbeiten. Das macht diesen Master besonders interessant, abwechslungsreich und empfehlenswert. Er vereint eine Vielzahl an Disziplinen und bietet uns Studierenden die Möglichkeit herauszufinden, welches der Themengebiete einen persönlich am meisten interessiert.“ Zudem bietet das sogenannte „flexible Master-Studium“ die Gelegenheit, als wissenschaftlicher Mitarbeiter in einem Forschungsprojekt der Hochschule oder auch in einem Unternehmen nebenbei Praxiserfahrungen zu sammeln und Geld zu verdienen. Weitere Informationen zum Studiengang Mechatronic Systems Engineering gibt es im Internet: www.ecs.hs-osnabrueck.de – Studium. Und wer sich die Palettierung der Ostereier mit einem Roboter anschauen möchte, findet einen Film unter www.ecs.hs-osnabrueck.de/35104.html.

Lidia Uffmann | idw
Weitere Informationen:
http://www.ecs.hs-osnabrueck.de
http://www.ecs.hs-osnabrueck.de/35104.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Interdisziplinäre Forschung:

nachricht ROBOLAB generiert neue Forschungsansätze und Kooperationen
08.05.2017 | Hochschule Mainz

nachricht Wie Coronaviren Zellen umprogrammieren
28.04.2017 | Justus-Liebig-Universität Gießen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Interdisziplinäre Forschung >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

Staphylococcus aureus ist aufgrund häufiger Resistenzen gegenüber vielen Antibiotika ein gefürchteter Erreger (MRSA) insbesondere bei Krankenhaus-Infektionen. Forscher des Paul-Ehrlich-Instituts haben immunologische Prozesse identifiziert, die eine erfolgreiche körpereigene, gegen den Erreger gerichtete Abwehr verhindern. Die Forscher konnten zeigen, dass sich durch Übertragung von Protein oder Boten-RNA (mRNA, messenger RNA) des Erregers auf Immunzellen die Immunantwort in Richtung einer aktiven Erregerabwehr verschieben lässt. Dies könnte für die Entwicklung eines wirksamen Impfstoffs bedeutsam sein. Darüber berichtet PLOS Pathogens in seiner Online-Ausgabe vom 25.05.2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) ist ein Bakterium, das bei weit über der Hälfte der Erwachsenen Haut und Schleimhäute besiedelt und dabei normalerweise keine...

Im Focus: Can the immune system be boosted against Staphylococcus aureus by delivery of messenger RNA?

Staphylococcus aureus is a feared pathogen (MRSA, multi-resistant S. aureus) due to frequent resistances against many antibiotics, especially in hospital infections. Researchers at the Paul-Ehrlich-Institut have identified immunological processes that prevent a successful immune response directed against the pathogenic agent. The delivery of bacterial proteins with RNA adjuvant or messenger RNA (mRNA) into immune cells allows the re-direction of the immune response towards an active defense against S. aureus. This could be of significant importance for the development of an effective vaccine. PLOS Pathogens has published these research results online on 25 May 2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) is a bacterium that colonizes by far more than half of the skin and the mucosa of adults, usually without causing infections....

Im Focus: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Im Focus: A quantum walk of photons

Physicists from the University of Würzburg are capable of generating identical looking single light particles at the push of a button. Two new studies now demonstrate the potential this method holds.

The quantum computer has fuelled the imagination of scientists for decades: It is based on fundamentally different phenomena than a conventional computer....

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Meeresschutz im Fokus: Das IASS auf der UN-Ozean-Konferenz in New York vom 5.-9. Juni

24.05.2017 | Veranstaltungen

Diabetes Kongress in Hamburg beginnt heute: Rund 6000 Teilnehmer werden erwartet

24.05.2017 | Veranstaltungen

Wissensbuffet: „All you can eat – and learn”

24.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

DFG fördert 15 neue Sonderforschungsbereiche (SFB)

26.05.2017 | Förderungen Preise

Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

26.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

Unglaublich formbar: Lesen lernen krempelt Gehirn selbst bei Erwachsenen tiefgreifend um

26.05.2017 | Gesellschaftswissenschaften