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Physik | Technik
Driton Ahmeti, 1999 | Kastanienbaum, LU
Dario Burkard, 2001 | Willisau, LU
Melvin Landolt, 1999 | Luzern, LU
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Frage, inwiefern ein Roboterstaubsauger modularisiert werden kann. Viele Hersteller von Robotern haben heutzutage für jeden Verwendungszweck einen eigenen Roboter, sei es ein Staubsaugerroboter, Wischroboter oder sogar Logistikroboter. So unterschiedlich die Verwendungszwecke auch sein mögen, so lässt sich feststellen, dass die Grundbasis bei den meisten dieselben sind (Motor, Akku, Rechner oder Abtastsysteme).
Fragestellung
In dieser Arbeit sind wir folgender Frage nachgegangen: Wie konstruiert man einen Saug-Roboter, bei welchem ein Teil modular verwendet werden kann?
Methodik
Für eine fundierte Analyse wurde nach dem IPERKA-Prinzip verfahren. Im nächsten Schritt wurden mithilfe eines morphologischen Kastens drei Varianten herausgearbeitet. Um eine Entscheidung zu treffen, wurden wirtschaftliche und technische Aspekte bewertet. Nach der Bestimmung des Aufbaus startete die Konstruktions- sowie Fertigungsphase des Roboters. So wurden zum Anfang erste Testversuche auf dünnen Holzplatten gemacht. Dabei kontrollierten und werteten die Autoren die Ergebnisse in einer iterativen Arbeitsweise aus. Die Testversuche resultierten in Feinjustierungen, welche in die finale Version eingebaut wurden.
Ergebnisse
Wir haben es geschafft, einen Roboter zu entwickeln, dessen Funktion sich mit jedem modularen Teil ändert. Dieser wurde so konstruiert, dass in der Mitte der modulare Teil ausgetauscht werden kann. Der Roboter kann Treppen und Hindernisse erkennen und darauf reagieren. Gesteuert wird der Roboter mit einer App oder auch manuell mit einem Knopf am Roboter. Da es solch modulare Roboter auf dem Markt nicht gibt, haben wir den Roboter mit dem Saugmodul mit bestehenden Saugrobotern auf dem Markt verglichen. Der Roboter schnitt dabei überdurchschnittlich gut ab. Seine Modularität ist sein grösster Vorteil, so kann nur mit wenigen Schritten das Saugmodul durch ein anderes Modul gewechselt werden. Dadurch kann der Roboter andere Arbeiten, wie etwa das Moppen mit einem Feucht-Reinigungs-Modul übernehmen.
Diskussion
Nach der Evaluation unserer Arbeit kommen wir zum Schluss, dass eine Serienproduktion denkbar ist. Ein Punkt, bei dem Probleme entstehen könnten, wäre die Bereitschaft der grossen Hersteller. Die Hersteller profitieren an ihren verkauften Robotern. Wenn man davon ausgeht, dass die meisten Kunden einen modularen Roboter kaufen würden, könnte man (für eine gewisse Zeit) nur Module verkaufen. Die Module müssten dann auch viel günstiger sein als ein herkömmlicher Roboter, der den gleichen Zweck erfüllt, sonst würde niemand den modularen Roboter kaufen. Dennoch sehen wir bei den Modulen die Zukunft, da diese nicht nur ressourcenschonender sind, sondern auch einen flexiblen Einsatz ermöglichen.
Schlussfolgerungen
Wir sind mit unserem Projekt sehr zufrieden. Ursprünglich startete unser Projekt im Rahmen einer Abschlussarbeit der Berufsmatura. Deswegen hatten wir am Anfang nur ein Modul entwickelt. Für die Teilnahme an Schweizer Jugend forscht, haben wir ein zusätzliches Wischmodul gefertigt. Falls wir dieses Projekt weiterführen, würden wir natürlich noch weitere Module entwickeln. Wir haben gelernt, dass man eigentlich nie mit dem Verbessern und Erweitern fertig sein kann!
Würdigung durch den Experten
Prof. Dr. Thomas Besselmann
Das Team aus dem BBZ Berufsbildungszentrum Luzern, bestehend aus Herr Landolt, Herr Burkard und Herr Ahmeti, hat einen eindrücklichen mobilen Roboter entwickelt. Im Vergleich mit kommerziellen Produkten bietet der entwickelte Roboter den Vorteil, dass durch die Verwendung von Modulen verschiedene Funktionen wie das Staubsaugen oder das Wischen zur Verfügung stehen. Durch das nachhaltige Design kann der modulare Roboter in Zukunft mittels neuer Module weitere Aufgaben übernehmen, während die restlichen Komponenten weiterverwendet werden.
Prädikat:
hervorragend
Sonderpreis Metrohm – Expo Sciences Europe (ESE)
BBZ Berufsbildungszentrum Luzern
Lehrer: Andreas Bolfing