Aufgabenstellung:
Die Vermittlung fahrdynamischer Zusammenhänge stellt in der Lehre sowie bei Veranstaltungen der Wissenschaftskommunikation eine besondere Herausforderung dar. Insbesondere für Schülerinnen und Schüler sowie Studieninteressierte sind Konzepte wie Traktion, Achslastverlagerung, Steigfähigkeit oder unterschiedliche Antriebskonzepte häufig schwer greifbar. Zur Veranschaulichung dieser Zusammenhänge werden am Fachgebiet Fahrzeugtechnik Demonstratorfahrzeuge auf Basis von Klemmbausteinen eingesetzt. Mithilfe dieser Fahrzeuge können verschiedene Antriebskonzepte wie Front-, Heck- und Allradantrieb sowie deren Einfluss auf die Fahrzeugperformance experimentell untersucht werden. Die derzeitige technische Plattform bietet jedoch nur eingeschränkte Möglichkeiten hinsichtlich Bedienkomfort, Datenerfassung, Vernetzung und Erweiterbarkeit. Ziel dieser Arbeit ist daher die Konzeption und Entwicklung einer modularen Demonstratorplattform, welche zukünftig als Grundlage für Lehrveranstaltungen, Schülerlabore, Hochschulinformationstage und Formate der Wissenschaftskommunikation dienen soll. Im Rahmen der Arbeit sollen technische und didaktische Anforderungen analysiert, geeignete Hard- und Softwarekonzepte entwickelt und an einem Demonstratorfahrzeug umgesetzt werden. Die Plattform soll perspektivisch die Erfassung und Visualisierung fahrdynamischer Größen ermöglichen und eine flexible Erweiterung für zukünftige Lehr- und Forschungsprojekte bieten.
Arbeitsschritte:
1. Analyse bestehender Demonstrator- und Lehrsysteme
- Recherche bestehender fahrzeugtechnischer Demonstratoren
- Analyse aktueller Steuerungs- und Kommunikationslösungen
- Untersuchung von Anforderungen aus Lehre und Wissenschaftskommunikation
- Identifikation relevanter fahrdynamischer Anwendungsfälle 2. Anforderungsdefinition
- Definition technischer Anforderungen
- Robustheit
- Bedienbarkeit
- Reichweite
- Wartungsaufwand
- Erweiterbarkeit
- Definition didaktischer Anforderungen
- Interaktivität
- Anschaulichkeit
- Nutzerfreundlichkeit
- Einsatzmöglichkeiten für unterschiedliche Zielgruppen 3. Entwicklung eines Plattformkonzeptes
- Konzeption einer modularen Fahrzeugarchitektur
- Entwicklung eines Steuerungs- und Kommunikationskonzeptes
- Auswahl geeigneter Hardwarekomponenten
- Aufbau einer skalierbaren Systemarchitektur für zukünftige Erweiterungen 4. Umsetzung eines Demonstrators
- Integration der entwickelten Komponenten in ein Demonstratorfahrzeug
- Aufbau einer drahtlosen Benutzeroberfläche für Smartphone oder Tablet
- Implementierung grundlegender Steuerungs- und Kommunikationsfunktionen
- Erprobung im praktischen Einsatz 5. Vorbereitung zukünftiger Mess- und Analysefunktionen
- Konzeption einer Schnittstelle zur Datenerfassung
- Untersuchung geeigneter Sensorik zur Erfassung fahrdynamischer Größen
- Entwicklung eines Konzepts zur Visualisierung von Messdaten 6. Validierung
- Erprobung der Plattform anhand ausgewählter Fahrversuche
- Untersuchung von Bedienbarkeit und Robustheit
- Bewertung des Einsatzpotenzials in Lehre und Wissenschaftskommunikation
- Ableitung von Handlungsempfehlungen für zukünftige Weiterentwicklungen
Erwartete Ergebnisse:
- Konzeption einer modularen Demonstratorplattform
- Funktionsfähiger Fahrzeugdemonstrator
- Drahtlose Steuerung über mobile Endgeräte
- Dokumentierte Hard- und Softwarearchitektur
- Konzept zur Integration fahrdynamischer Messgrößen
- Handlungsempfehlungen für den zukünftigen Einsatz in Lehre und Öffentlichkeitsarbeit Mögliche Erweiterungen: Je nach Umfang und Interessenlage können folgende Aspekte vertieft werden:
- Erfassung von Geschwindigkeit und Beschleunigung
- Messung von Steigungswinkel und Fahrzeuglage
- Analyse von Traktion und Schlupf
- Datenerfassung und -visualisierung in Echtzeit
- Mehrfahrzeugbetrieb
- Entwicklung interaktiver Lehrmodule
- Untersuchung des Lern- und Vermittlungserfolg |