Meine Projekte
Übersicht
Boards without Barriers
Teamgröße: 4
Meine Rolle:
→ 3D-Konstruktion – Creo Parametric, Blender
→ 3D-Druck & Fertigung – mechanischer Aufbau in der Werkstätte
→ Projektleitung – Teamkoordination, Ressourcenplanung, Terminplanung
Magno-Arm
Teamgröße: 2
Meine Rolle:
→ 3D-Konstruktion – Creo Parametric
→ 3D-Druck & Fertigung – mechanischer Aufbau in der Werkstätte
→ Projektleitung
Easy Call
Teamgröße: 1
Meine Rolle:
→ 3D-Konstruktion – Creo Parametric, Blender
→ 3D-Druck & Fertigung – mechanischer Aufbau in der Werkstätte
→ Elektronik: Raspberry Zero
→ Programmierung: C/C++
Boards without Barriers - Rehabilitation durch Spielspaß
Boards without Barriers bietet Menschen, welche motorisch so stark eingeschränkt sind, dass sie keine Brettspiele spielen können, wieder die Möglichkeit dazu! Durch unsere barrierefreien Eingabegeräte und dem kompatiblem Spielbrettroboter wird dies möglich. Sei es Multiple Sklerose, Parkinson oder Altersbedingte Einschränkungen; Boards without Barriers ist ein Projekt, das kognitives Training, sozialen Kontakt, Selbständigkeit und Unterhaltung kombiniert.
Die Idee entstand, als mein Vater wegen fortgeschrittener Multipler Sklerose in ein Pflegeheim zog und dort aufgrund seiner motorischen Einschränkungen nicht mehr an Aktivitäten wie Schach teilnehmen konnte. Unsere Diplomarbeit hat daher das Ziel, Menschen wie ihm mithilfe unseres technischen Wissens ein Stück Normalität zurückzugeben.
Kognitives Training
Multiple Sklerose beeinträchtigt Betroffene sowohl motorisch als auch kognitiv, etwa durch Gedächtnisverlust, verlangsamte Reaktionen und Konzentrationsschwächen, die durch kognitives Training verlangsamt werden können. Mit Spielen wie Schach oder Mühle bieten wir Betroffenen die Möglichkeit, ihr Gehirn zu trainieren und ihre Denk- und Konzentrationsfähigkeit zu fördern.
Sozialer Kontakt
Menschen, die nur eingeschränkt an der Gesellschaft teilnehmen können, sind oft sozial isoliert, was zu Depressionen und einer Verschlechterung ihres Gesundheitszustands führen kann. Boards without Barriers erleichtert es insbesondere Pflegeheimbewohnerinnen, durch Brettspiele neue Mitbewohnerinnen kennenzulernen.
Selbständigkeit
Personen, die keine Brettspiele spielen können, fühlen sich oft auch in anderen Tätigkeiten eingeschränkt, was zu einem starken psychologischen Druck führen kann. Boards without Barriers bietet hier mit einem barrierefreien Spielassistenten eine Lösung, die selbstständiges Spielen ohne fremde Hilfe ermöglicht.
Unterhaltung
Spaß darf natürlich auch nicht fehlen. Bei uns hat man die Wahl zwischen den verschiedensten Brettspielklassikern und es ist garantiert etwas für jeden Geschmack dabei.
Das Team
Boards without Barriers entstand als Diplomarbeit von vier Mechatronik-Schülern der HTL Rennweg. Als Projektkoordinator habe ich das Team geleitet und die mechanische Entwicklung verantwortet. Unterstützt wurde ich von David Chencean, Georg Kotzian und Samuel Brunner, die sich um Elektronik, Programmierung und Fertigung gekümmert haben. Betreut wurde das Projekt von Dipl.-Ing. Martin Meschik.
Technische Beschreibung
Unser barrierefreies Spiel besteht aus verschiedenen Modulen. Zum einem ist da der Spielroboter selbst. Dieser besteht aus einem rechteckigen Konstrukt mit einer rechteckigen Öffnung, welches das Herzstück – den Elektromagneten – beherbergt. Auf diese Öffnung legt man nun das ausgewählte Spielbrett. Dies kann zum Beispiel ein Schachbrett sein. Hat man sich entschieden, stellt man die entsprechenden Spielfiguren auf ihre Startposition am Spielbrett. Dafür wird die Hilfe von einer Person benötigt, die keine motorischen Einschränkungen hat. Jede dieser Figuren besteht aus einem magnetischen Material an der Unterseite, damit jeder dieser von dem Elektromagneten angezogen werden kann. Dann gibt es noch zwei (bzw. mehrere bei z.B.: „Mensch ärgere Dich nicht“) behindertenfreundliche Eingabemodule, welche an den gegenüberliegenden Seiten des Spielroboters verkabelt werden. Man sollte dabei beachten, dass beispielsweise das Eingabemodul für „Mühle“ nicht mit einem Schachbrett kompatibel ist. Dies liegt daran, dass jedes Eingabemodul so konstruiert wird, dass es möglichst wenige Tasten beinhaltet und somit für motorisch eingeschränkte Menschen möglichst einfach ist, die gewünschte Spieltaste zu „treffen“. Es ist per Kabel mit dem Spielbrett verbunden, und ist gegen Verrutschen am Tisch gesichert. Es besteht aus Tasten, welche sowohl durch ihre Größe als auch durch ihre Form so konstruiert werden, dass Menschen mit Krankheiten wie Multipler Sklerose oder Parkinson diese gut bedienen können. Dieses Eingabemodul besteht nicht nur aus Tasten, sondern ist beispielsweise für „Mensch, ärgere dich nicht“ mit einer digitalen Anzeige, um einen Würfel zu simulieren, ausgestattet. Sollte nun die spielende Person durch Tasteneingabe seinen gewollten Spielzug zum Ausdruck gebracht haben, bewegt der Elektromagnet unterhalb des Spielbretts die gewählte Spielfigur. Auch ist es durch ein integriertes Sprachmodul möglich, durch seine Stimme die Figuren zu steuern.
Das Eingabegerät
Das Eingabegerät ist die Schnittstelle zwischen Spieler und Roboter – und gleichzeitig der Teil des Projekts, der die größten Herausforderungen mitgebracht hat. Denn ein Eingabegerät für Menschen mit unkontrolliertem Zittern zu entwickeln bedeutet, jeden Millimeter und jeden Tastendruck neu zu denken.
Der erste Prototyp zeigte schnell die grundlegende Schwäche: Die Tasten waren zu klein und zu nah beieinander, sodass Testpersonen mit fortgeschrittenen motorischen Einschränkungen mehrere Tasten gleichzeitig betätigten. Prototyp 2.0 adressierte das direkt – breitere Tasten, physische Barrieren zwischen ihnen – doch die erhöhte Bauform verhinderte, dass Nutzer ihre Handfläche auf dem Tisch abstützen konnten, was das Zittern zusätzlich verstärkte. Mit Prototyp 2.1 wurde die Höhe reduziert und die Barrieren angepasst, was die Treffsicherheit um über 50 % steigerte. Erstmals wurde auch eine kontrastreiche Tastenbeschriftung für Schach getestet – mit positivem Feedback. Der letzte bekannte Schritt, Prototyp 2.2, integrierte ein OLED-Display für visuelle Rückmeldung sowie verbesserte mechanische Taster mit haptischem Feedback. Ergänzt wird das Gerät durch eine Spracheingabe für Tage, an denen selbst die Tasten nicht mehr bedienbar sind.
Der Spielroboter
Der Spielroboter ist das Herzstück von Boards without Barriers – ein zweiachsiger Linearroboter, der Spielfiguren über einen Elektromagneten von unterhalb des Spielbretts bewegt, ohne dass der Spieler eingreifen muss.
Der erste Prototyp war bewusst einfach gehalten und diente als Proof of Concept. Gebaut aus günstigen Materialien und mit einem transparenten Spielbrett, um die Mechanik beobachten zu können, beantwortete er die wichtigste Frage: Ist das Prinzip überhaupt umsetzbar? Die Antwort war ja – aber mit klaren Grenzen. Geräuschpegel, Reibung und die Frage welcher Magnet für welche Spielfigur geeignet ist, verlangten nach einer gründlichen Überarbeitung. Prototyp 2.0 war eine Miniaturversion des geplanten Endgeräts, gebaut um experimentelle Materialien und Fertigungsmethoden zu testen ohne unnötige Kosten zu riskieren. Das kartesische Bewegungssystem wurde auf ein CoreXY-System umgebaut, was die nutzbare Spielfläche relativ zur Gesamtgröße deutlich vergrößerte – ein wichtiger Faktor für Nutzer mit kleinen Tischen. Mit Prototyp 3.0 wurde erstmals ein vollständiges Spielerlebnis möglich. Durch den Einsatz eines selbst entwickelten Plus-Bot-Systems konnten über 40 % der nicht bespielbare Fläche eliminiert werden. Die verbesserte Steifigkeit erlaubt zudem den problemlosen Transport des gesamten Geräts.
Erfolge und Auszeichnungen
Boards without Barriers blieb nicht lange ein schulinternes Projekt. Bereits früh zog es die Aufmerksamkeit von Industrie, Wissenschaft und Medizin auf sich – und das aus gutem Grund.
Bei der Ars-Electronica in Linz, einem der renommiertesten Festivals für Technologie und Kunst weltweit, durfte das Team den ersten Prototypen fünf Tage lang in der Postcity ausstellen. Der Wettbewerb UNIKATE, veranstaltet von der Uniqa gemeinsam mit dem österreichischen Behindertenrat und der TU Wien, brachte nicht nur eine Auszeichnung, sondern auch finanzielle Unterstützung und den Zugang zu einem Netzwerk aus Experten, das das Projekt maßgeblich vorangebracht hat. Die enge Zusammenarbeit mit dem österreichischen Behindertenrat ermöglichte es, das Eingabegerät mit echten Betroffenen zu testen und gezielt weiterzuentwickeln. An den Tagen der offenen Tür der HTL-Rennweg zeigten Physiotherapeuten, Pflegekräfte und Angehörige von MS-Patienten konkretes Interesse an einer Zusammenarbeit.
Boards without Barriers hat bewiesen, dass technisches Wissen aus der Schule reale Probleme lösen kann – und dass ein gutes Projekt seine eigenen Türen öffnet.
Magno-Arm
Der Magno-Arm ist ein Exoarm für Menschen mit eingeschränkter Armbeweglichkeit, entwickelt für eine Patientin mit Ehlers-Danlos-Syndrom. Das Syndrom verhindert, dass sie ihren Arm über Schulterhöhe heben kann, obwohl ihre Muskelkraft normal ist. Ziel war es, ihr zu ermöglichen, Gegenstände in der Küche bis zu einer Höhe von 220 cm selbstständig zu greifen.
Die zentrale Herausforderung war das Greifen unterschiedlichster Gegenstände. Ein mechanischer Greifer würde nur mit bestimmten Formen funktionieren. Die Lösung: Gegenstände werden in speziell entwickelte Behälter mit magnetischem Kern gelegt. Der Arm muss den Gegenstand selbst nicht mehr formen, er muss nur den Behälter greifen.
Als Greifmechanismus wurde ein Elektromagnet gewählt. Das Sicherheitskonzept ist dabei bewusst invertiert: Der Magnet ist standardmäßig aktiv und hält den Behälter fest. Erst wenn die Nutzerin den Knopf drückt, wird der Magnet deaktiviert und der Behälter freigegeben. So kann ein versehentliches Loslassen des Knopfes nie dazu führen, dass der Gegenstand herunterfällt.
Der Arm ist am Unterarm befestigt, ähnlich wie bei einer Unterarmkrücke mit einem Halbkreis und Klettverschluss, damit er sicher sitzt ohne die Hand zu belasten. Ein flexibler Schwanenhals, wie er in Kamerastativen verwendet wird, erlaubt es, den Winkel des Magneten individuell einzustellen, sodass er immer horizontal über dem Behälter positioniert ist, unabhängig vom Winkel des Arms.
Easy-Call
Easy Call ist ein assistives Kommunikationsgerät, das speziell für Menschen mit motorischen Einschränkungen entwickelt wurde. Ziel des Projekts war es, eine einfache und zuverlässige Möglichkeit zu schaffen, Telefonanrufe ohne komplexe Smartphone-Bedienung zu tätigen.
Das System basiert auf einem Raspberry Pi und einem Android-Smartphone. Über mehrere große, physische Tasten können vordefinierte Kontakte direkt angewählt werden. Jeder Tastendruck löst einen automatisierten Anruf aus, ohne dass der Benutzer durch Menüs navigieren oder einen Touchscreen bedienen muss.
Ein besonderer Fokus lag auf:
- Zuverlässigkeit im Alltag (dauerhafter Betrieb, stabile Verbindung)
- Barrierefreiheit (große Tasten, visuelles und akustisches Feedback)
- Sicherheit (niedrige Betriebsspannung, kontrollierte Stromversorgung)
- Einfachheit (keine unnötigen Funktionen oder Ablenkungen)
Die Kommunikation zwischen Gerät und Smartphone erfolgt über eine optimierte Schnittstelle, wodurch eine direkte und schnelle Reaktion gewährleistet wird. Das System ist darauf ausgelegt, in einer stationären Umgebung (z. B. am Bett) dauerhaft verfügbar zu sein.