Studierende entwickeln Augenbrauen-Zupf-Roboter

Team v.l.n.r.: Uma Muthia, Yuvaray Murugesan, Derek Orbaugh und Reem AlGaifi mit dem Roboterarm

Vier Studierende der Hochschule Furtwangen (HFU) stellen sich derzeit einer besonderen Aufgabe: Für einen Wettbewerb entwickeln sie ein Roboter-gestütztes System, das die Augenbrauen einer Person in Form zupfen kann. Verwendet werden könnte dieser „Beautyroboter“ etwa für Menschen mit Parkinson oder Personen, die gelähmte Arme haben oder Hand- oder Armprothesen tragen.

„Wir vier studieren den Masterstudiengang Smart Systems in Furtwangen“, berichtet Derek Orbaugh. Er selbst stammt aus Guatemala, seine Teamkollegen Reem AlGaifi aus dem Jemen und Uma Muthia sowie Yuvaray Murugesan aus Indien. Sie alle hat der auf englisch unterrichtete Studiengang in den Schwarzwald gebracht. Als sie im März davon erfuhren, dass unter dem Namen COSIMA ein Wettbewerb für Studenten im Bereich Mikrosystemtechnik stattfindet, suchten sie nach einer passenden Aufgabenstellung. In ihrem Studiengang beschäftigten sie sich mit Mikrosystemen, die sich aus Sensoren, Aktoren und Steuerungselektronik zusammensetzen.

Von der Idee zur Umsetzung
Die Aufgabenstellung „Augenbrauen zupfen“ in ein Mikrosystem zu übersetzen ist schwierig. Zunächst muss eine Kamera den Farbton der Haut der Person aufnehmen. Mit Hilfe eines Bildverarbeitungsprogramms wird die Lage der Augenbrauen daraus abgeleitet: Überall dort, wo über dem Auge nicht die nackte Haut zu sehen ist, befinden sich Brauenhaare. Wenn die gewünschte Brauen-Form ausgewählt ist, vermisst das System die Winkel zwischen Augen und Nase, um den besten Anfangs- und Endpunkt der Augenbrauen zu definieren.

Und dann folgt das eigentliche Zupfen. Eine besonders schonende Methode ist die Faden-Technik, bei der die Härchen mit einem gezwirbelten Faden entfernt werden. Weil die Faden-Technik einiges Geschick verlangt, wird sie meist nur in Kosmetiksalons von routinierten Profis durchgeführt. Diese Technik wird für den Roboterarm verwendet. Damit der Abstand zwischen Kopf und Roboterarm stets richtig ist, misst ein Abstandssensor diese Distanz und gibt die Informationen weiter, so dass mittels Motoren der Roboterarm geschwenkt werden kann. Für diese Berechnungen haben die Studierenden entsprechende Programme geschrieben.

„Wir haben schon viel Zeit in unser Projekt gesteckt“, erzählt Derek Orbaugh. „Viele Themenbereiche kannten wir aufgrund unseres Studiums schon, etwa Elektronik, Algorithmen, Mechanik oder Sensoren. Aber in Bereiche wie Bildverarbeitung mussten wir uns erst einarbeiten.“ Rund zwei Stunden täglich investiert jedes Teammitglied in das Projekt. „Am schwierigsten war der Beginn, als wir die Idee, die wir im Kopf hatten, klar ausformulieren und in Arbeitspakete einteilen mussten. Nachdem wir dann die Bauteile bestellt hatten, haben wir einen ganzen Monat benötigt, um zu verstehen, wie wir die Umkehrfunktionen von Getrieben umsetzen müssen. Nun sehen wir so langsam Resultate, die wir zusammenführen. Ende September wollen wir einen schön aussehenden, funktionierenden Roboterarm haben.“

Professor Dr. Ulrich Mescheder betreut die Studierenden in Fachfragen. Als Projektsponsoren konnten die Sparkasse Schwarzwald-Baar und das Unternehmen Kaba aus Schwenningen gewonnen werden.

Der Wettbewerb
Der COSIMA-Wettbewerb richtet sich an Studierende an Hochschulen in Deutschland. COSIMA ist die Abkürzung für Competition of Students in Microsystems Applications, zu Deutsch: Studentenwettbewerb im Bereich Mikrosystemtechnik, und wird vom Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik (VDE) mit Unterstützung des Bundesministeriums für Bildung und Forschung durchgeführt. Die zehn besten Teams dürfen sich im November in München auf der Electronica Messe präsentieren. Ziel des jährlich stattfindenden Wettbewerbs ist es, ein Mikrosystem für den alltäglichen Einsatz zu entwickeln.

Die vier Studierenden dokumentieren ihr Projekt auf Instagram:
www.instagram.com/aetsura