Mikrosystem-Anwendung erfindungsreich umgesetzt

Zupf-Roboterarm mit Kopfattrappe

Projektgruppenmitglieder: v.l.n.r.: Uma Muthia, Yuvaray Murugesan und Reem AlGaifi

Vier Studierende der Hochschule Furtwangen (HFU) haben an einem bundesweiten Wettbewerb im Bereich Mikrosysteme teilgenommen und den 3. Platz erreicht. Sie entwickelten ein Roboter-gestütztes System, das die Augenbrauen einer Person in Form zupfen kann. In München haben sie ihr Projekt auf der Electronica Messe präsentiert. Die Jury hob hervor, dass das Projekt außerordentlich innovativ sei und bislang noch nichts Ähnliches realisiert worden sei. Als Gewinner qualifizierten sich die Studierenden nun für den internationalen Wettbewerb „iCan“, welcher im August 2017 in Peking stattfinden wird.

Im Masterstudiengang Smart Systems in Furtwangen beschäftigen sich Derek Orbaugh aus Guatemala, Reem AlGaifi aus dem Jemen und Uma Muthia sowie Yuvaray Murugesan aus Indien mit Mikrosystemen. Sie alle hat der auf englisch unterrichtete Studiengang in den Schwarzwald gebracht. Der Einsatz von Mikrosystemen ist überall dort sinnvoll, wo Sensoren und Elektronik zusammenarbeiten. Durch Mikrosysteme werden Produkte vielseitiger, einfacher, intelligenter, kleiner und leistungsfähiger. Als Anwendungsgebiet für den Wettbewerb dachten sich die vier Studierenden ein „Automatisches Augenbrauen-Zupf-System mit einem Roboterarm“ (AETSURA) aus. Es stellte eine große Herausforderung für sie dar, dieses System von Grund auf zu entwerfen. Denn das Zupfen von Augenbrauen ist ein aufwändiges Unterfangen, das schon vom Menschen ein hohes Maß an Geschicklichkeit voraussetzt. Umso mehr war es komplex, all die nötigen Schritte in Daten für den Roboterarm umzusetzen. Projektmitglied Reem AlGaifi meint: „Ich hoffe, dass unser Projekt eines Tages die Marktreife erreichen wird. Es war eine ganz neue Erfahrung für uns an einer Messe teilzunehmen und viele Besucher an unserem Stand zu haben, die Fragen zu unserem Projekt stellten. Das war großartig. Die Reise nach China ist eine große Chance, die mit viel Arbeit verbunden sein wird – aber ich denke, das wird es wirklich wert sein.“

Von der Idee zur Umsetzung
Damit ein Roboberarm Augenbrauen zupfen kann, sind mehrere Schritte nötig. 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. 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.

Professor Dr. Ulrich Mescheder betreute 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. Ziel des jährlich stattfindenden Wettbewerbs ist es, ein Mikrosystem für den alltäglichen Einsatz zu entwickeln.