Bachelorstudierende der Mechatronik entwickeln ein tragbares System zur Messung der Wirbelsäulenbewegung. Mit ihrem Forschungsprojekt S.H.I.R.T. qualifizierten sie sich als eines von deutschlandweit vier Teams für den COSIMA-Wettbewerb des VDE. Auf der Weltleitmesse und Konferenz der Elektronik, electronica, werden sie ihr intelligentes T-Shirt präsentieren.
„Ob im Stehen, beim Laufen oder im Sitzen - im Alltag neigen wir zu falschen Bewegungen“, weiß Michael Jung. Um Fehlhaltungen, -bewegungen oder schlichtweg zu wenig Bewegung schnell zu erkennen, hat sich der Student der Mechatronik mit einer Kommilitonin und zwei Kommilitonen zu einem Team zusammengeschlossen. Gemeinsam entwickeln sie ein System zur Überwachung der Bewegung der Wirbelsäule – speziell deren Neigung und Rotation beim Gehen. Das Messystem der Studierenden besteht im Kern aus nur zwei Inertialmesssytemen (englisch: Inertial Measurement Units (IMU)) - kleinen, leichten und kostengünstigen Sensoren zur Erfassung von Winkelgeschwindigkeiten und Linearbeschleunigungen. Versteckt in Stoffbeuteln werden sie zwischen den Schulterblättern und oberhalb des Steißbeins angebracht und begleiten den Tragenden im Alltag. Ein Arduino-Mikrocontroller sammelt die Daten, die im Anschluss drahtlos an einen PC oder an ein Smartphone übertragen und ausgewertet werden können.
Das Forschungsprojekt S.H.I.R.T. entstand im Rahmen der Vorlesung „Grundlagen der Biomechatronik“ und wurde von Prof. Hartmut Witte, Leiter des Fachgebiets Biomechatronik, und Dipl.-Ing. Thomas Helbig, wissenschaftlicher Mitarbeiter am gleichen Fachgebiet, begleitet. Seit Beginn des Sommersemesters 2022 arbeiten Michael Jung, Emma Stolpe, Mohamed Elsayed und Simon Leiniger an der Entwicklung ihres Systems.
Aktuell arbeitet das Studierendenteam daran, die gesammelten Daten zu verifizieren und nutzerfreundlich aufzubereiten. Die Trägerinnen und Träger des T-Shirts könnten zum Beispiel ihre Wirbelsäulenbewegungen per App graphisch nachvollziehen, so eine Idee der Studierenden. Bei häufigen falschen Bewegungen könnte die App eine Warnungsmeldung anzeigen, um möglichen Schäden vorzubeugen, erläutert Michael Jung die Möglichkeiten der Datenauswertung.
Sollte das System weiterentwickelt werden, könnte es in der sportlichen oder medizinischen Analyse von Bewegungen und der Diagnose von Rückenproblemen beim Arzt oder in der Physiotherapie Verwendung finden. Auch eine Bewegungsanalyse am Arbeitsplatz, z.B. bei körperlich stark belastender Arbeit, wäre dann möglich.
Als eines von deutschlandweit vier Teams, das sich für den COSIMA-Wettbewerb des VDE qualifiziert hat, stellen die Ilmenauer Studierenden am 17. und 18. November ihr Projekt auf der Weltleitmesse und Konferenz der Elektronik electronica vor. Michael Jung ist gespannt auf die Rückmeldung der Jury, darunter Juroren aus der Industrie:
Unser Forschungsprojekt spiegelt mit seiner Schnittmenge aus Mechatronik, Elektronik, Informatik und Biologie die spannende Vielfalt des Fachgebiets Biomechatronik wider. Deshalb freuen wir uns sehr, dass unser Team für den Wettbewerb ausgewählt wurde. Wenn wir auf der electronica ein positives Feedback der Fachjuroren bekommen und Interesse seitens der Industrie besteht, können wir uns gut vorstellen, unser Messsystem weiterzuentwickeln.
COSIMA, der Wettbewerb für technikaffine Studenten, - „Competition of Students in Microsystems Applications" - wird vom Verband der Elektrotechnik Elektronik und Informationstechnik VDE veranstaltet und durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF gefördert. Im Wettbewerb treten jährlich Teams gegeneinander an, die neue Einsatzmöglichkeiten von Sensoren und Mikrosystemen im Alltag entwickelt haben. Die Mitbewerber kommen in diesem Jahr aus Hamburg, Karlsruhe und München. Das Finale findet vom 15. bis 18. November im Rahmen der electronica Messe in München statt.
Kontakt
Prof. Hartmut Witte
Leiter des Fachgebiets Biomechatronik