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Mit Onshape gegen die Corona Pandemie

Die Forschung ist der Treiber unserer Gesellschaft

Keine uns bekannte Entdeckung oder Idee profitierte nicht von der systematischen Entwicklung von Wissen und Forschung. Einen großen Anteil tragen gemeinnützige Organisationen wie OHIOH bei.

OHIOH ist eine non-profit Organisation und steht für „Our Health In Our Hands“. Entstanden ist das OHIOH-Team durch ein Projekt von Studierenden der Hochschule Kiel. Seitdem entwickelt eine wachsende Gruppe, der sich auch Studierende aus anderen Hochschulen angeschlossen haben, eine mobile Anwendung mit intelligentem Warnsystem, um Infektionsketten bei Pandemien schnell zu unterbrechen und letztlich Menschenleben zu retten. Ihre Vision ist es, weltweit eine der bekanntesten non-profit Initiativen für die Bekämpfung von Infektionsketten mithilfe digitaler Lösungen zu werden.

Die OHIOH forscht an der Erstellung eines Algorithmus, der die Distanz zwischen Smartphones möglichst genau messen kann. Ziel ist es, die aktuellen Corona-Tracing-Apps zu optimieren. Der Sinn und Zweck solcher Apps ist die Rekonstruktion von Kontakten zwischen Personen, um eine bessere Nachverfolgung von Infektionsketten zu ermöglichen und somit zum Kampf gegen COVID-19 beizutragen. Mithilfe des Algorithmus zur Bluetooth-Mess-Optimierung können die Nutzer der App noch schneller informiert und dadurch COVID-19 isolieren werden. Die Kernherausforderung ist die Genauigkeit der Messungen im Covid-Übertragungsbereich von bis zu zwei Metern. Damit dieser Algorithmus umgesetzt werden kann, muss erstmal ein 2x2x2 Meter Raum vermessen werden und mit allen möglichen Optionen der Aufenthaltsorte der App-Nutzer verglichen werden.
Im Laufe des Projekts musste das Forscherteam einigen Herausforderungen meistern. Eine händisches Messe hätte etwa 800 Tage (a 24h) in Anspruch genommen, weshalb sich diese Option per se ausschließt. Die Lösung: Durch die Automatisierung mit einem Roboterarm kann die Gesamtzeit extrem reduziert werden und das Projekt in einen realistischen Zeitrahmen bringen. Ein Roboterarm verursacht allerdings Kosten im höheren 5 stelligen Bereich. Das hätte das Projekt fast endgültig zum Kippen gebracht. Doch durch das Sponsoring von IBM, Leica, Heltec und Onshape kann das Projekt durchgeführt werden.

„Der Selbstbau des Roboterarms war erstmal nur eine Idee, die anfangs sehr abwegig schien,“, so Tjark Ziehm. Doch das OHIO Team hat es mit Onshape möglich gemacht. „Wir haben mithilfe von Onshape angefangen, jedes Element selbst zu designen. Sogar die Motoren und die ergänzenden Bauteile konnten wir selbst erstellen, wodurch wir das Modell so genau wie möglich konstruieren konnten. Vor allem bei der Ideenfindung und bei Gruppendiskussionen war Onshape eine große Erleichterung. Denn durch die bewegbaren Modelle konnten wir viele Verbesserungen vornehmen, ohne einen einzigen 3D-Druck durchführen zu müssen.“ So war es am Ende möglich einen Roboterarm mit 3D-Druck zu produzieren.

Für die Versuchsdurchführung wird der Roboterarm in der Mitte eines 2x2 Meter-Raumes platziert, an dessen Wänden in gleichmäßigen Abständen 28 Bluetooth-Sender montiert sind. Der Roboter empfängt die gesendeten Daten je Raumpunkt und sendet diese an einen Server. Insgesamt sind es eine Millionen Raumpunkte, die mit Hilfe von hochgenauen Lasersensoren von Leica in der X- Y- und Z-Achse vom Ort bestimmt werden. Aktuell liegt die Genauigkeit der App-Messung nur etwa bei 65%. Dies ist für eine Infektionskettenrekonstruktion unbrauchbar, da der Schwellenwert bei 80% liegt. Doch die Kombination aus der Datenmenge und -genauigkeit ermöglicht das Schreiben eines Programms, welches die Genauigkeit der App-Messung auf weit über 90% anheben wird.

Die ehrenamtlich engagierten Studierenden hatten sehr viel Spaß an der Arbeit mit Onshape und konnten den riesigen Schritt, einen eigenen Roboterarm zu entwickeln, gehen. Tjark Ziehm ist überzeugt: „Onshape ist nicht nur einfach zu lernen, sondern ermöglicht jungen und forschenden Projekten mit ähnlichen Herausforderungen eine selbständige und unabhängige Forschung und Entwicklung.“ Das Team stellt die Modelle nach dem Prinzip "OpenSource" der Onshape Community zur Verfügung.

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