Kaum zu glauben, dass diese Erfindungen von Teenagern stammen

Genialität kennt keine Altersgrenze. Weder nach oben noch nach unten. Im Falle der jüngeren Wissenschaftler und Erfinder wird dieser Fakt durch verschiedene Wettbewerbe unterstrichen, unter ihnen auch die Intel International Science and Engineering fair Jedes Jahr werden Millionen von Schülern motiviert, ihre Leidenschaft für die Wissenschaft zu verfolgen und ihre Projekte einzureichen. Unter den besten Projekten werden Stipendien und Preise im Gesamtwert von 4 Millionen Dollar vergeben. Der folgende Artikel hier bei Trends der Zukunft gibt eine Auswahl über die beeindruckendsten Projekte in diesem Jahr.

Alex Wulff, 15, Skaneateles High School, NY (USA): Näherungswarnweste für Blinde

Alex Wulff nutzte eine Schulpause wegen eines Knochenbruchs, indem er Warmequipment für Blinde konstruierte. Die verschiedenen nutzen eine Kombination aus Ultraschall- und Infrarotsensoren, um Blinde vor Objekten in ihrer näheren Umgebung zu warnen. Wenn ein Objekt geortet wird und eine bestimmte Entfernung zum Träger des Geräts unterschreitet, wird dieser durch Vibrationsmuster gewarnt. Die Geräte können kombiniert werden, sodass der Träger letztlich eine Kombination aus Warngeräten trägt, die ein bisschen wie eine sensorische Warnweste funktionieren.

„My devices surround them in a cocoon of information. This enables them to navigate indoor environments with ease, and creates a great sense of independence for these users, eklärt Alex. Die Software hinter dem Warnequipment hat er selber geschrieben, und die von ihm selber entworfenen Gehäuse für die Sensoren wurden mit dem 3D-Drucker seiner Schule hergestellt.

Nilay Mehta, 16, Irvine, Kalifornien (USA): Handprothese aus dem 3D-Drucker mit Sprach- und Muskelsteuerung

Es gibt eine Vielzahl beeindruckender Prothesen auf dem Markt. Diese sind allerdings häufig recht teuer. Günstigere Alternativen gehen oft mit stark eingeschränkter Funktion einher. So beschränken sich die Funktionen beispielsweise auf das Öffnen und Schließen der Hand. Der 16-jährige Nilay Metah hat eine Handprothese entworfen, die in der Herstellung verhältnismäßig günstig ist und dem Träger dennoch eine beeindruckende Kontrolle gibt.

Nilay nutzt dabei eine Kombination aus Sprachsteuerung und Elektromyografie, einer Technik, bei der die elektrische Aktivität während einer Muskelstimulation gemessen wird. Die Art des Griffs, den die Prothese durchführt, wird dabei per Sprache gesteuert, die Bewegungen der Hand selber per Muskelbewegungen.

Ava Lakmazaheri, 17, McLean, Virginia (USA): Mit Hirnwellen gesteuerter humanoider Roboter

Die Schülerin Ava Lakmazaheri hat eine Leidenschaft für Robotics. Und denkt dabei in großen Dimensionen. Letztlich will sie ein Exoskeleton entwerfen, mit dem Menschen mit schweren Behinderungen durch Einsatz ihres Willens nicht nur laufen, sondern auch mit Gegenständen interagieren können.

“Obviously a lot of research and development work has to be done before such a vision can be realized; I have a feeling this work will span my entire professional career”, so Ava.

Aktuell hat die Schülerin einen humanoiden Roboter entwickelt, der sich mittels Hirnaktivitäten steuern lässt.

“I use a facial expression technique (jaw clenching) to communicate with the robot through an EEG headset”, erklärt sie. Die gesammelten Signale werden dann verarbeitet und in Befehle für den Roboter umgesetzt. Der Roboter kann auch auf bestimmte Aufgaben programmiert werden, was dann nützlich sein dürfte, wenn der Nutzer sich nicht ständig auf den Roboter konzentrieren will und die Aufgabe sich wiederholt.

Simone Braunstein, 17, New York (USA): Kontrolleinheit für “soft robots”

Der Bereich Soft Robotics ist ein aufstrebendes Feld der Robotik. Die flexiblen Roboter werden bereits in verschiedenen Anwendungsgebieten genutzt, so zum Beispiel in der Rehabilitationsmedizin und für Search-and-Rescue-Einsätze. Auch wenn diese “soft robots” sich als äußerst nützlich erwiesen haben, gibt es bisher ein Problem: Sie arbeiten oft zu unpräzise, was an ungenauen manuellen Kontrollen liegt.

Simone Braunstein aus New York hat sich dieses Problems angenommen. Dazu hat sie einen 3-gliedrigen Robotergreifer gebaut und dafür ein sich selbst korrigierendes Kontrollsystem entworfen. Ihre Erfindung hat die Jury so beeindruckt, dass sie in ihrem Bereich den zweiten Platz gewonnen hat.

Makenzie and Madison Plyman, 17, Trussville, Alabama (USA): Arsenfilter aus dem 3D-Drucker

Ca. 140 Millionen Menschen in 70 Ländern sind von Arsenvergiftungen durch das Trinkwasser betroffen. Es gibt zwar Methoden, um das Arsen aus dem Wasser herauszufiltern, aber diese können bis zu 10.000 Dollar kosten. Zwei Zwillinge aus Alabama haben gleich zwei verschiedene Arsenfilter-Systeme konstruiert, die aus dem 3D-Drucker kommt.

Die Filter können Trinkwasser so weit von Arsen bereinigen, dass der Gehalt des Gifts weit unter dem festgelegten Grenzwerten liegt. Das beste an den neuen Filtern ist jedoch der Preis: Sie kosten beide unter 50 Dollar, was sie zu einer Alternative für Entwicklungsländer macht.

Mihir Garimella, 15, Pittsburgh, Pennsylvania (USA): FlyBot, ein fliegender Notfallroboter

Inspiriert durch die Art, wie Fruchtfliegen Hindernisse vermeiden, wollte der Schüler Mihir Garimella einen fliegenden Roboter entwickeln, der Hindernissen wie kollabierenden Decken in Notfallsituationen ausweichen kann. Das Ergebnis ist der FlyBot, eine kleine Drohne, die in bestimmten Notfällen nützlich sein kann. Die verwendeten Sensoren sind vergleichsweise günstig, die dahinterstehenden Algorithmen sind von der Biologie inspiriert.

Der FlyBot ist komplett autonom und könnte beispielsweise von der Feuerwehr genutzt werden, um Menschen in brennenden Gebäuden zu lokalisieren. Die Kosten für die Drohne liegen zwischen 100 und 200 US-Dollar.

Raymond Wang, 17, Kanada: Belüftungssystem für Flugzeugkabinen

Raymond Wang aus Kanada gewann mit seiner Erfindung den am höchsten Gordon E. Moore Award (75.000 Dollar). Er entwickelte ein Belüftungssystem für Flugzeugkabinen, dass die Luftqualität im inneren der Kabine um 190 Prozent verbessert und gleichzeitig den Gehalt an Pathogenen um das 55-fache verringert. Das System ist verhältnismäßig einfach in existierende Airliner einbaubar.

Internationaler Wettbewerb

Auch wenn sich auf der Liste der Gewinner vorwiegend US-Amerikaner und Kanadier finden, handelt es sich doch um einen internationalen Wettbewerb. Unter den Gewinnern sind auch einige Deutsche, sowie diverse Teenager aus anderen Ländern.

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