Offenburg University of Applied Sciences
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Erstellung und Prototyping eines Sprungmechanismus für einen mobilen Roboter
No full textDiese Bachelorarbeit ist Teil eines Projekts an der INSA Straßburg. Dieses Projekt wird in Partnerschaft mit dem RAID Straßburg durchgeführt und das Ziel des Projekts ist es, einen mobilen Roboter zu bauen, der springen kann. Während des Projekts werden alle Entscheidungen einem betreuenden Lehrer unterbreitet.
Die Wiederherstellung eines alten Sprungsystems und die Realisierung eines neuen Sprungsystems werden in dieser Bachelor-Thesis beschrieben.
Zunächst wird ein erster Teil der Analyse durchgeführt. Diese Analyse wird für das bestehende System und die Dimensionierung des Sprungs durchgeführt.
Im Anschluss an diesen Teil wird der Prototyp des endgültigen Sprungsystems vorgestellt. Die Abmessungen, die Komponenten und die Funktionsweise des Systems werden vorgestellt.
Anschließend folgt ein Abschnitt über die Gestaltung des Federdrucksystems. Zwei verschiedene Kompressionssysteme werden vorgestellt. Am Ende dieses Teils wird eine Auswahl der Lösung getroffen.
Anschließend wird die Realisierung des Sprungprototyps durch eine iterative Methode vorgestellt. Sechs Versionen der Prototypen werden vorgestellt. Zwischen jeder Version wird ein Kompressionstest durchgeführt. Bei diesen Kompressionstests werden die zu lösenden Probleme und die zu verbessernden Teile beobachtet.
Zum Schluss wird eine endgültige Prototypversion vorgestellt. Und es werden Wege zur Verbesserung dieses Prototyps vorgeschlagen
Evaluation of OpenCap in Treadmill Gait and Running
No full textOpenCap, a low-cost markerless motion capture software, aims to advance 3D human movement measurement with its user-friendly, free interface, potentially expanding use beyond traditional biomechanics labs into sports performance and rehabilitation. This study seeks to evaluate OpenCap and especially validate lower extremity kinematics during treadmill walking and running, comparing it to Theia markerless software and the marker-based MoTrack approach, which uses 78 markers. Sixteen participants were recorded at four speeds (1.0, 1.5, 2.5, and 3.5 m/s), producing 66 trials, with 21 trials excluded due to video synchronization issues with OpenCap and 12 trials due to absence of marker on subjects.
The study demonstrated that OpenCap exhibited lower levels of agreement in joint measurements compared to Theia and MoTrack. In particular, in the knee and ankle joints, OpenCap exhibited lower levels of agreement than the comparison between Theia and MoTrack. In hip joint assessments, the degree of agreement between markerless and marker-based approaches varied, with the lowest agreement observed in the OpenCap vs. MoTrack comparison. The comparison of OpenCap and MoTrack demonstrated the lowest overall agreement across the knee, ankle, and hip joints. In contrast, the comparison between Theia and MoTrack showed higher agreement, with the exception of the hip joint.
These findings indicate that OpenCap has not yet reached the levels of agreement observed in the comparison to two established motion capture approaches. Furthermore, OpenCap is limited in its ability to measure sagittal knee angles exclusively, with extended processing times of up to 12 hours and frequent synchronization failures, particularly at higher speeds, resulting in a 31.82% trial dropout rate. Moreover, there is still a lack of joint angle output in all planes of movement compared to other motion capture approaches. There is also a lack of success rate in the reliability of the calculation of joint angles during recording, which must be considered when obtaining motion capturing data. Consequently, it can be concluded that OpenCap is a motion capture software that requires further improvement but has the potential to revolutionize the motion capture market.OpenCap, eine kostengünstige markerlose Software zur Bewegungsanalyse, zielt darauf ab, die 3D-Bewegungsanalysen am Menschen mit einer benutzerfreundlichen und kostenlosen Schnittstelle voranzutreiben und damit die Anwendung über Biomechanik-Labore hinaus auf andere Bereiche (Leistungssteigerung, Rehabilitation,) auszudehnen. In dieser Studie soll OpenCap evaluiert und die Kinematik der unteren Extremitäten von OpenCap beim Gehen und Laufen auf dem Laufband validiert werden. Dabei wird die Software mit der markerlosen Software Theia und dem markerbasierten MoTrack-Ansatz mit 78 Markern verglichen. Sechzehn Probanden wurden bei vier Geschwindigkeiten (1,0, 1,5, 2,5 und 3,5 m/s) aufgezeichnet. Insgesamt ergaben sich 66 Trails, von denen 21 aufgrund von Problemen bei der Videosynchronisation mit OpenCap und 12 aufgrund von fehlenden Markern auf Probanden ausgeschlossen wurden.
Die Studie zeigte, dass OpenCap im Vergleich zu Theia und MoTrack generell eine geringere Übereinstimmung bei den sagittalen Gelenkwinkeln aufwies. Insbesondere bei den Knie- und Sprunggelenken zeigte OpenCap eine geringere Übereinstimmung als der Vergleich zwischen Theia und MoTrack. Bei der Beurteilung der Hüftgelenke variierten die Übereinstimmungswerte zwischen markerlosen und markerbasierten Ansätzen, wobei die geringste Übereinstimmung beim Vergleich von OpenCap und MoTrack beobachtet wurde. Insgesamt zeigte der Vergleich zwischen OpenCap und MoTrack die geringste Übereinstimmung in den Knie-, Sprung- und Hüftgelenken, während der Vergleich zwischen Theia und MoTrack mit Ausnahme des Hüftgelenks eine höhere Übereinstimmung ergab.
Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass OpenCap noch nicht die Übereinstimmung zweier etablierter Bewegungsanalysemethoden erreicht. Zudem ist OpenCap in der Ausgabe von Gelenkwinkeln in allen Bewegungsebenen eingeschränkt. Lange Verarbeitungszeiten bis zu 12 Stunden und häufige Synchronisationsfehler, besonders bei höheren Geschwindigkeiten, führten zu einer Abbruchrate von 31,82% und einem Mangel an Zuverlässigkeit. Daraus lässt sich schließen, dass OpenCap eine noch verbesserungswürdige, aber dennoch potenziell revolutionäre Motion-Capture-Software sein kann
Die Zukunft der Kopfsicherheit nach Kraniektomie
No full textDiese Bachelorarbeit befasst sich mit der Zukunft der Kopfsicherheit nach Kraniektomie und vergleicht 3D-gedruckte Kopfschutzhelme mit konventionell hergestellten. Ziel war es, die strukturelle Leistung und den Schutz beider Helmtypen zu bewerten, wobei insbesondere die Eignung von 3D-gedruckten Helmen untersucht wurde. Durch dynamische mechanische Tests wurden die maximale Belastbarkeit und Energieabsorption, Dehnungen oder auch Vergleichssteifigkeiten der Kopfschutzhelme ermittelt. Materialien wie „ST80“ und „PC-Carbon“ zeigten eine höhere Belastbarkeit und Energieaufnahme im Vergleich zu herkömmlichen Helmen. Der „ST80“-Helm erreichte eine maximale Kraft von 1,42 bei einem Stempelweg von 22 , der „PC-Carbon“-Helm 1,41 bei 23,5 . Die Analyse des ersten Peaks der Kraft-Weg-Kurven zeigte einen linearen Anstieg, der auf das elastische Verhalten der Materialien hinweist. Diese Kurven wurden verwendet, um die Vergleichssteifigkeit zu berechnen. Das „Funktionsresin“ zeigte eine hohe Steifigkeit, versagte jedoch abrupt nach dem ersten Peak, was seine Eignung als Helmmaterial in Frage stellt. Im Gegensatz dazu zeigten gegossene Materialien sowie „ST80“ und „PC-Carbon“ ein besseres Verhalten und brachen nach dem Versagen kontrollierter. Die Ergebnisse der Vergleichsdehung legen nahe, dass die Kopfschutzhelme zunächst in der Lage sind, die einwirkenden Kräfte abzuwehren. Erst nach einem bestimmten Zeitraum, welcher zwischen 12,5 und 25 liegt, erreichen sie ihr Maximum. Ein wichtiger Vorteil der 3D-Drucktechnologie ist die Reduzierung der Arbeitszeit. Das Modellieren des Kopfschutzhelms im additiven Verfahren spart Zeit und Ressourcen, da keine Anprobe erforderlich ist und der Helm passgenau gefertigt werden kann. Für zukünftige Forschungen ist die Optimierung der inneren Struktur der Helme von Bedeutung. Die Integration von Triply Periodic Minimal Surfaces-Strukturen könnte die Schutzwirkung und den Tragekomfort weiter verbessern, indem sie eine effiziente Energieabsorption und eine gleichmäßige Verteilung der Belastung ermöglichen. Abschließend lässt sich festhalten, dass 3D-gedruckte Helme aus Materialien wie „ST80“ und „PC-Carbon“ vielversprechende Alternativen zu konventionell hergestellten Helmen darstellen. Mit weiteren Optimierungen könnten diese Helme künftig eine noch effektivere Schutzwirkung bieten und die Sicherheit für Patienten nach einer Kraniektomie signifikant erhöhen
Die Relevanz strategischer Verwaltungskommunikation
No full textMarion Effing, Hochschule für angewandtes Management, und Prof. Dr. Breyer-Mayländer von der Hochschule Offenburg zeigen anhand der Stadt Karlsruhe, welche Potenziale die strategische Kommunikation bietet
Herausforderungen und Lösungsansätze bei der Implementierung der BIM-Methodik in den Arbeitsprozessen der TGA-Planung am Beispiel einer Energiezentrale
No full textThematisch befasst sich diese Arbeit mit der Implementierung von Building Information Modeling (BIM) in einem TGA-Planungsbüro. Dabei widmet sie sich folgender Forschungsfrage: Mit welchen Maßnahmen kann in einem TGA-Planungsbüro der Grundstein für die erfolgreiche Implementierung der BIM-Methodik gelegt werden?
Zur Beantwortung dieser Frage wurde zunächst eine umfassende Implementierungsstrategie entwickelt, die speziell auf die Anforderungen eines TGA-Planungsbüros zugeschnitten ist. Diese Strategie wurde anschließend im Planungsbüro e-con TGA-Ingenieure GmbH validiert. Im Fokus stand dabei die Planungsvorbereitung sowie die ersten drei Leistungsphasen. Die Implementierungsstrategie umfasste die Einführung neuer Prozessschritte, Dokumente sowie Softwareprodukte, die anhand eines Pilotprojekts mit der Planung einer Energiezentrale in der Praxis angewandt wurden.
Das Ergebnis zeigt, dass die Implementierung der BIM-Methodik erfolgreich druchgeführt wurde. Die Praxisanwendung im Pilotprojekt bestätigte eine optimierte und einheitliche Projektabwicklung mit hoher Qualität, verbesserter Zeiteffizienz, geordneter Dateiverwaltung und optimalem Aufgabenmanagement durch eine digitale Zusammenarbeit.
Die entwickelten Maßnahmen und die Implementierungsstrategie sind nicht nur theoretisch fundiert, sondern auch praktisch anwendbar. Sie legen den Grundstein für eine langfristige Integration der BIM-Methodik in das TGA-Planungsbüro. Die erfolgreiche Implementierung in den ersten drei Leistungsphasen bietet eine solide Basis für zukünftige Projekte und zeigt, dass durch strukturierte Planung und gezielte Maßnahmen eine effiziente und qualitativ hochwertige Projektabwicklung möglich ist
Algorithmus und Avatar im Klassenzimmer
No full textHintergrund
Über den Einsatz und Nutzen von Digitaltechnik in Schulen wird seit mehr als 40 Jahren kontrovers diskutiert. Künstliche Intelligenz (KI) ist bereits Teil der automatisierten Beschulung durch Lernprogramme und Lernleistungsvermessung. Mit generativer KI wie ChatGPT von Open AI, Google Bard u. a. kommt ein Werkzeug dazu, mit dem man einfach Texte, Bilder, Präsentationen u. v. m. generieren kann.
Fragestellung
Sind Systeme der automatisierten Erzeugung von Texten, Bildern u. Ä. in Schulen sinnvoll einsetzbar oder eher lernhinderlich?
Material und Methode
Die historische und technische Analyse kybernetischer Systeme, d. h. das Verständnis der Funktionsweise automatisierter Datenverarbeitungsprozesse, ist Voraussetzung, um über deren Einsatz für Lehr- und Lernprozesse entscheiden zu können.
Ergebnisse
Aktuelle Konzepte für den Einsatz von Informationstechnologie (IT) und KI in Schulen sind nicht nach pädagogischen und didaktischen Bedarfen konzipiert. Sie dienen laut UNESCO-Bericht primär den Interessen der Hersteller. Sie gefährden durch ihr Sucht- und Missbrauchspotenzial zudem die körperliche und psychische Gesundheit nicht nur von Minderjährigen.
Schlussfolgerungen
Nur nach konsequent realisierten Änderungen ließen sich IT- und KI-Systeme sinnvoll im Unterricht weiterführender Schulen einsetzen und IT-Kompetenzen fördern. Dazu zählen das Verbot privater digitaler Endgeräte, die Freigabe von Smartphones frühestens mit 14 Jahren („wait until 8th“ [Warte bis zur 8. Klasse]) und von Social-Media-Anwendungen erst mit 16 Jahren sowie kein Rückkanal für Daten von Minderjährigen (Verbot der Profilierung Minderjähriger, Verbot digitaler Zwillinge). Ziele müssen mehr und reale, interpersonale Kommunikation im Sozialraum Schule (Klassenzimmer, Pausen) sowie das Arbeiten mit Rechnern und Netzwerken als Werkzeug sein.Background
The use and benefits of digital technology in schools has been the subject of controversial debate for more than 40 years. Artificial intelligence (AI) is already part of automated schooling through learning programs and learning performance measurement. With generative AI such as ChatGPT, Bard and others, a tool has been added that can be used to easily generate texts, images, presentations and much more.
Question
Are systems for the automated generation of texts, images, etc. useful in schools or do they tend to hinder learning?
Material and method
The historical and technical analysis of cybernetic systems, i.e., an understanding of how automated data processing works, is the prerequisite for being able to decide on their use for teaching and learning processes.
Results
Current concepts for the use of information technology (IT) and AI in schools are not designed according to pedagogical and didactic needs. According to the United Nations Educational, Scientific, and Cultural Organization (UNESCO) report, they primarily serve the interests of the manufacturers They also endanger the physical and mental health not only of minors due to their potential for addiction and abuse.
Conclusion
The IT and AI systems can only be used sensibly in secondary school lessons and IT skills can only be promoted if changes are consistently implemented. This includes a ban on private digital end devices, the release of smartphones at the earliest at the age of 14 years (wait until 8th), social media applications only at the age of 16 years and no feedback channel for data from minors (ban on profiling minors, ban on digital twins). The aim must be more and real, interpersonal communication in the school social space (classroom, breaks) and working with computers and networks as tools
Entwicklung eines Konzeptes zur Erstellung von verkaufsstarken Landingpages für Social Media Werbeanzeigen
No full textIm Rahmen der Arbeit wurden, aufgrund theoretischer Grundlagen, vier Templates für verschiedene Arten Landingpages, in Zusammenarbeit mit der adsventure GmbH, entwickelt. Diese Templates dienen als Vorlage, wodurch in zukünftigen Projekten lediglich visuelle Inhalte und der Text ausgetauscht werden müssen. Der zeitliche Aufwand, eine Landingpage zu erstellen, sinkt durch die Vorlagen erheblich
Experimental and numerical investigations of deformation in the impeller of a boiler feed pump at design and off-design conditions
No full textPump impellers have to be designed from two separate points of view. From a hydraulic aspect the impeller has to fulfill the specified operating conditions for flow rate, head at the speed of rotation. Additionally, from the structural point of view, the impeller must be capable to resist mechanical loads. To fulfill nowadays requirements of flexible operating conditions, the mechanical design becomes more crucial, because of increased loads at part-load operation. Consequently, trustworthy information about deformation and stress are mandatory.
The present paper deals with the comparison of mechanical deformation of a pump impeller at design and off-design operation. The full loading on the impeller caused by fluid pressure and centrifugal forces is considered in experimental and numerical investigations. Therefore, an experimental model pump, representing a repeating stage of a multistage boiler feed pump has been developed. Besides performance values, transient pressure and strain measurements at the back side of the impeller rear shroud are evaluated. For the strain measurements, strain gauges are used in Wheatstone bridges to evaluate transient data. For numerical simulations a one-way coupled Fluid Structure Interaction (FSI) model has been used. Transient Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations have been performed for the complete model pump. For the turbulence modeling Menter’s SST model was used. In subsequent quasi-stationary Finite Elements (FE) simulations, the pressure loading on the impeller is taken from the CFD simulations for one impeller revolution
Thread cutting and data analysis using a vertical articulated robot
Get PDFThe objective of this work is to automate thread cutting of internal threads using an industrial robot. The system is designed to accommodate various sheet sizes based on the robot's working range. The robot controller records the data of axis 6 during the cutting process, which will be applied for process and quality analysis. This axis was utilised for the cutting process. An optical displacement sensor determines the accuracy of the moving axis. The robot's endlessly rotating axis 6 offers further advantages, including no additional drive for cutting, maximum flexibility, high automation, and a large working range of up to 800 ∙ 800 mm depending on the robot. The maximum torque derived from the cutting process was 3.52 Nm. The radial movement of the chuck was measured at ∆r = 0.27 mm, which was 60 times higher than the planned data
Energieeffiziente Urformwerkzeuge
No full textDie Bachelorarbeit umfasst die Entwicklung von energieeffizienten Urformwerkzeugen auf Basis von Simulationsergebnissen. Dabei werden verschiedene konstruktive Änderungen und Prozessparameter betrachtet, verändert und auf Verbesserungen bei der Simulation untersucht