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Fakultät Technik und Informatik
Fakultät Technik und Informatik

Kamera, Sensoren, Laser. Bis auf den Rumpf haben die Studierenden das Schiff komplett aufgebaut. Die Hardware ist fertig. Jetzt entwickeln sie die zugehörige Software, damit dass Schiff irgendwann autonom fahren kann. Foto: Britta Sowa / HAW Hamburg

Die MS NHAWIGATORA wird durch das Skandinavien Becken im Miniatur Wunderland gesteuert und scannt dabei über verschiedene Sensoren seine Umgebung. Foto: Britta Sowa / HAW Hamburg

Neben dem Schiff wurden auch zwei autonome Autos entwickelt. Das Auto auf dem Bild orientiert mit Hilfe einer Kamera an den weißen Fahrbahnmarkierungen. Foto: Britta Sowa / HAW Hamburg

Noch wird die MS NHAWIGATORA per Fernbedienung gesteuert. Foto: Britta Sowa / HAW Hamburg

Im Vordergrund Greta Thunberg auf ihrer Eisscholle, im Hintergrund das Schiff der Studierenden. Foto: Britta Sowa / HAW Hamburg

Kleine Modelle und große Forschung - Ein Modellschiff der HAW Hamburg im Miniatur Wunderland

22.08.2019

Ein Schiff durch die skandinavische Ostsee manövrieren und mit dem Studium verknüpfen? In Miniaturausgabe und mit Fernsteuerung ist das möglich. Studierende des Studiengangs Informatik Technischer Systeme (ITS) tüfteln an eigenen autonomen Fahrzeugen – zu Wasser und zu Land. Und testen diese im Miniatur Wunderland.

Es ist sieben Uhr morgens an einem verregneten Freitag kurz vor den Semesterferien. Eigentlich sind die Türen des Miniatur Wunderlands in der Speicherstadt noch geschlossen. Doch fünf Studierende der HAW Hamburg haben heute exklusiven Eintritt. Franek Stark, Thorben Schnirpel und Henri Burau lehnen sich über einen kleinen Laptop, der auf der Balustrade in der menschenleeren Miniaturwelt steht. Das Geländer trennt den Besucherraum von der skandinavischen Ostsee – ein Echtwasserbecken von 80 Quadratmeter Größe und gefüllt mit 25.000 Litern Wasser.

Kommt man näher, sieht man auf dem Bildschirm Rechnungen laufen, schematische Umgebungsbilder, die sich aufbauen und eine Kameraaufnahme. Als säße man selbst auf der Brücke eines Schiffes und würde in den Hafen einfahren. Die Aufnahme stammt von der kleinen Kamera, die auf dem Modellschiff MS NHAWIGATORA angebracht ist. Das Schiff haben die drei Studierenden zwar nicht selbst gebaut aber komplett technisch ausgestattet.

Kamera, Infrarot-Sensoren, Laserscanner - Standortbestimmung ohne GPS

Franek, der wie die anderen Informatik Technischer Systeme (ehemals Technische Informatik) studiert, manövriert das Schiff mit einer Fernsteuerung durch den Hafen. Die Kamera ist nur eine der technischen Möglichkeiten, die die Studierenden nutzen um die Umgebung des Schiffs in der skandinavischen Ostsee zu scannen. Zusätzlich werden mit Infrarot-Sensoren, die Distanzen zu den Küsten, Kaimauern oder anderen Schiffen erkannt und mit einem Laserscanner Entfernungen gemessen. Ihre Tests werden zeigen, welche Sensorik sich am besten bewährt.

Während autonome Fahrzeuge, die sich nicht in der Miniatur-, sondern in der echten Welt bewegen, per GPS ihre Position bestimmen lassen, müssen hier (ohne GPS) zur Selbstlokalisierung des Schiffes alle Daten per WLAN an den Laptop übertragen und dort gespeichert und ausgewertet werden. Das ist nicht nur hilfreich, um sich zu orientieren. Die Daten benötigen die Studierenden für ihre jeweiligen Bachelor- und Masterprojekte. Ihr Ziel: ein autonom fahrendes Schiff entwickeln.

Bisher steuern sie das Schiff noch händisch mit der Fernbedienung. Die Hardware ist fertig aber nun muss die Software folgen. Dafür sind die Sensoren nötig. Mit ihnen erfassen die Studierenden die Umgebung und sammeln Daten damit das Schiff irgendwann selbst weiß: „Wo bin ich und wo soll ich hin?“.

Wertschätzung statt Creditpoints

„Es macht Spaß an so einem praktischen Beispiel und realen Problem zu arbeiten. Eigentlich müssten wir jetzt für die Klausuren lernen, aber das hier ist ein richtiges Herzensprojekt“, sagt Henri. Die Studierenden tüftelten im Sommersemester quasi in ihrer Freizeit an den Problemen. Creditpoints gibt es keine. Stattdessen Wertschätzung – vom Miniatur Wunderland, die das Projekt mit der Bereitstellung der Anlage, der Räume und betreuendem Personal unterstützen.

Daniel Wolf, selbst HAW-Alumni und Software-Entwickler beim Miniatur Wunderland ist heute mit dabei. „Wir haben hier zwar keinen Wissenstransfer in dem Sinne, dass wir später ein fertiges Produkt von den Studierenden bekommen, aber wir können von dem Projekt auch etwas lernen und neue Ansätze entdecken“, sagt er.

Diese Wertschätzung kommt auch von Prof. Dr. Tim Tiedemann, der die Studierenden an der Hochschule betreut. „Es ist unglaublich, was die Studierenden schon alles fertig gestellt haben. Ohne irgendwelche Vorarbeiten haben sie ein Boot, ein Miniatur-PKW und ein Miniatur-LKW aufgebaut, ausgerüstet und mit ersten Autonomiefunktionen ausgestattet. Zugekauft sind nur der Bootsrumpf oder Fahrgestell. Und das tun sie mit enormen Engagement. Angefangen als studentisches Projekt, über die Bachelorarbeit und zum Teil mitgenommen ins Masterstudium“, sagt Tiedemann.

Autonomes Mini-Auto und Mini-LKW

Neben dem (noch nicht) autonomen Schiff, testen zwei Studierenden (unter anderem Sebastian Paulsen) zwei autonome Miniaturautos. An dem kleineren der beiden Autos ist eine kleine Kamera befestigt, die die Umgebung wahrnimmt und darauf reagiert. Das Auto hält die Spur oder bremst, wenn vor ihm ein anderes Fahrzeug auftaucht. Die Kamera erkennt weiße Linien – Straßenmarkierungen. Das funktioniert umso besser, je stärker die Kontraste sind. Daher sind für Tests auch besonders die "Nächte" interessant. Also, wenn im Miniatur Wunderland die Lichter runter gedreht werden.

Das Problem mit dem Sebastian zu kämpfen hatte, betraf eher den Platzmangel. Für sein autonomes Fahrzeug entwickelte er eine eigene Platine. „Alles was es zu kaufen gab, hatte immer Bauteile verarbeitet, die ich nicht brauche. Ich habe die Platine selbst designt und produzieren lassen“, sagt Sebastian und zeigt mit seinen Fingern, wie klein die Platine nun ist, und wie sie knapp ins Mini-Fahrzeug passt.

Mittlerweile ist es neun Uhr und die Studierenden haben etliche Daten gesammelt. Seit einer Stunde teilen sie sich das Ausstellungsräume mit den regulären Besuchern. Diese schauen gespannt zu, wie sich die MS NHAWIGATORA, in die Schleuse schiebt, ein Kreuzfahrtschiff kreuzt und an Greta Thunbergs Eisscholle vorbeifährt. Jetzt fischen sie das Modellschiff aus dem Becken, verstauen Fahrzeuge und Equipment und verlassen mit jeder Menge Daten im Gepäck die Miniaturwelt in der Speicherstadt. Die Arbeit fängt erst an. (Autorin: Britta Sowa)  

Letzte Änderung: 28.05.13

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