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This video features a flight test conducted in our robotics lab, showcasing a custom-built thermal camera drone. We've enhanced a DJI Avata with a specialized thermal camera system. With its compact dimensions measuring 18 x 18 x 17 cm, this drone is designed to navigate and provide critical thermal information within post-fire or post-explosion environments. For more insights, be sure to check out our previous videos on this channel.
The video showcases a 3D model of a chemical company following a tank explosion that occurred on August 17, 2023, in Kempen computed with the AI algorithm Neural Radiance Field (NeRF). Captured by a compact mini drone measuring 18cm x 18cm and equipped with a 360° camera, these images offer an intricate perspective of the aftermath. After a comprehensive aerial survey and inspection of the 360° images taken within the facility, authorities confirmed that it was safe for the evacuated residents to return to their homes. See also:
https://www1.wdr.de/fernsehen/aktuelle-stunde/alle-videos/video-grosser-chemieunfall-in-kempen-100.html
Nerf(acto) for the 3D modeling of the Computer Science building of Westfälische Hochschule GE
(2023)
The video shows a very high resolution 3D point cloud !!! of the computer science building of the University of Applied Science Gelsenkirchen. For the recording a 3 minute flight with a M30T was performed. The 105 images taken by the wide-angle camera during this flight were localized within 3 minutes using colmap and processed using Neural Radiance Fields (NeRF). The nerfacto model of Nerfstudio was trained on an Nvidia RTX 4090 for 8 minutes. Thus, a top 3D model is available after about 15 minutes.
The video shown here shows a free camera path rendered at 60 hz (Full HD).
The video shows a very high resolution 3D point cloud !!! of the outdoor area of the German Rescue Robotics Center. For the recording, a 25-second POI flight was performed with a Mavic 3. From the 4K video footage captured during this flight, 77 images were cropped and localized within 4 minutes using colmap and processed using Neural Radiance Fields (NeRF). The nerfacto model of Nerfstudio was trained on an Nvidia RTX 4090 for 8 minutes. In summary, a top 3D model is available to task forces after about 13 minutes. The calculation is performed locally on site by the RobLW of the DRZ. The video shown here shows a free camera path rendered at 60 hz (Full HD).
From the 360° images of the former video (
• German rescue robotic center captured... ) we now generate the 3D point cloud. The UAV needs 3 minutes to capture the outdoor scenario and the hall from inside and outside. The 3D point cloud generation is 5x slower than the video. It uses a VSLAM algorithm to localize the k-frames (green) and with 3 k-frames it use a 360° PatchMatch algorithm implemented at a NVIDIA graphic card (CUDA) to calculated the dense point clouds.The hall ist about 70 x 20 meters.
Sperical UAV: Crash Test with 1/2 liter bottle from 2 meters
In this paper, we investigate the influence of different disease groups on the size of different 1 anatomical structures. To this end, we first modify and improve an existing anatomical segmentation 2 model. Then, we use this model to segment 104 anatomical structures from computed tomography 3 (CT) scans and compute their volumes from the segmentation. After correlating the results with each 4 other, we find no new significant correlations. After correlating the volume data with known diseases 5 for each case, we find two weak correlations, one of which has not been described before and for 6 which we present a possible explanation.
The video shows the first test of a small spherical UAV (35 cm) with 4 rotors for missions in complex environments such as buildings, caves or tunnels. The spherical design protects the vehicle's internal components and allows the UAV to roll over the ground when the environment allows. The drone can land and take off in any position and come into contact with objects without endangering the propellers and can restart even after crashes.
Problem
- How to effectively use aerial robots to support rescue forces?
- How to achieve good flight characteristics and long flight times?
- How to enable simple and intuitive control?
- How to efficiently record image data of the environment?
- How to generate flight and image data for rescue forces?
Implementation:
The flying robot was designed in Autodesk Fusion360. In order to achieve high stability as well as low weight, the frame was milled from carbon. Mounts such as for GPS and 360° camera were 3D printed. A special feature is that the flying robot is not visible in the panoramic view of the 360° camera. The flight controller of the robot was set up using Ardupilot. The communication with the robot is done via MAVLink (UDP).To support different platforms, a software was realized as a web application. The front end was created using HTML, CSS and Javascript.
The back end is based on Flask-Socket-IO (Python). For the intelligent recognition of motor vehicles a micro controller with an integrated camera is used. For the post-processing of flight and video data a pipeline was implemented for automation.
Ventilanordnung und Verfahren zum Kühlen eines Wärmetauschers eines Fahrzeugs [Offenlegungsschrift]
(2023)
Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung umfassend wenigstens ein durch Gas, insbesondere Luft, durchströmbares Ventilelement (1, 1') mit einer Öffnung, wobei der Öffnung ein Dichtelement zugeordnet ist, mit dem die Öffnung verschließbar und/oder öffenbar ist, wobei das Dichtelement durch einen Dichtflächenbereich eines Plattenelements ausgebildet ist, vorzugsweise eines in zumindest einem möglichen Betriebszustand planen Plattenelements ausgebildet ist, wobei das Dichtelement der Öffnung des wenigstens einen Ventilelements gegenüberliegt und der das Dichtelement bildende Dichtflächenbereich des Plattenelements mittels wenigstens eines Spiralarmes mit einem Randflächenbereich des Plattenelements einstückig und relativ zum Randflächenbereich beweglich verbunden ist und der wenigstens eine Spiralarm von wenigstens einer um den Dichtflächenbereich verlaufenden spiralförmigen und durch Gas durchströmbare Ausnehmung in dem Plattenelement zumindest bereichsweise umgeben ist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Kühlen eines Wärmetauschers in
einem Fahrzeug.
Dem Thema Nachhaltigkeit kommt zunehmend eine größere Bedeutung zu. Dies liegt nicht zuletzt daran, dass die Pflicht, einen Nachhaltigkeitsbericht zu erstellen, mit dem Jahr 2024 auch auf viele kleine und mittlere Unternehmen ausgeweitet wird. Bislang trifft dies überwiegend auf große Unternehmen zu, welche in der Regel strukturell und hinsichtlich Software sehr gut für die Bewältigung dieser Aufgabe aufgestellt sind. Anders verhält es sich jedoch bei KMU, denn in diesen fehlen meist personelle und finanzielle Ressourcen sowie geeignete softwaretechnische Unterstützungswerkzeuge. In diesem Beitrag werden die Ergebnisse einer Studie der Westfälischen Hochschule vorgestellt, die sich auf das Nachhaltigkeitsreporting von KMU fokussiert. Darüber hinaus werden Herausforderungen aus Informationssicht erläutert und mögliche Unterstützungsbedarfe für KMU diskutiert. Ein Überblick über zukünftige Ansatzpunkte und eine abschließende Diskussion runden den Artikel ab.
Mikrostrukturen auf Oberflächen bestimmen häufig deren physikalische Eigenschaften. Die üblichen Methoden zur Herstellung von mikrostrukturierten Oberflächen wie Fotolithografie sind aber teuer und aufwändig. Daher wird schon lange die schnelle und günstige Methode der Abformung genutzt, um Gegenstände mit Mikrostrukturen herzustellen
[1,2]. Zur Nutzung als Positiv für die Abformung können Oberflächen zum Beispiel mit Fotolithografie hergestellt werden, oder es können mikrostrukturierte Objekte aus der Natur verwenden werden. Mittels Fotolithografie können aber keine gewölbten Oberflächen mit Mikrostrukturen versehen werden und mikrostrukturierte Oberflächen aus der Natur sind meist eher klein. In dieser Arbeit wurde daher nach sehr kleinen mikrostrukturierten Objekten gesucht, die nebeneinander auf eine (auch gewölbte) Oberfläche aufgebracht werden können, um diese anschließend abzuformen. Die besten Resultate ergaben mit Bärlappsporen beschichtete Oberflächen als Positive. Replikate dieser Oberflächen zeigen einen um 30° höheren Kontaktwinkel als das unstrukturierte Material.
Design and Development of a Bioreactor System for Mechanical Stimulation of Musculoskeletal Tissue
(2023)
We report on the development of a bioreactor system for mechanical stimulation of musculoskeletal tissues. The ultimate object is to improve the quality of medical treatment following injuries of the enthesis tissue. To this end, the tissue formation process through the effect of mechanical stimulation is investigated. A six-well system was designed, 3D printed and tested. An integrated actuator creates strain by applying a force. A contactless position sensor monitors the travels. An electronic circuit controls the bioreactor using a microcontroller. An IoT platform connects the microcontroller to a smartphone, enabling the user to alter variables, trigger actions and monitor the system. The system was stabilised by implementing two PID controllers and safety measures. The results show that the bioreactor design is suited to execute mechanical stimulation and to investigate the tissue formation and regeneration process …
Dephasing in quantum systems is typically the result of their interaction with environmental degrees of freedom. We investigate within a spin-boson model the influence of a super-Ohmic environment on the dynamics of a quantum two-state system. A super-Ohmic environment thereby models typical bulk phonons which are a common disturbance for solid state quantum systems as, for example, nitrogen-vacancy centers. By applying the numerically exact quasiadiabatic path-integral approach we show that for strong system-bath coupling, pseudocoherent dynamics emerges, i.e., oscillatory dynamics at short times due to slaving of the quantum system to the bath dynamics. We extend the phase diagram known for sub-Ohmic and Ohmic environments into the super-Ohmic regime and observe a pronounced nonmonotonous behavior. Super-Ohmic purely dephasing fluctuations strongly suppress the amplitude of coherent dynamics at very short times with no subsequent further decay at later times. Nevertheless, they render the dynamics overdamped. The corresponding phase separation line shows also a nonmonotonous behavior, very similar to the pseudocoherent dynamics.
We propose a quantum-mechanical model to calculate the current through a single molecular junction immersed in a solvent and surrounded by a thin shell of bound water under an applied ac voltage. The solvent plus hydration shell are captured by a dielectric continuum model for which the resulting spectral density is determined. Here the dielectric properties, e.g., the Debye relaxation time and the dielectric constant, of the bulk solvent and the hydration shell as well as the shell thickness directly enter. We determine the charge current through the molecular junction under an ac voltage in the sequential tunneling regime where we solve a quantum master equation by a real-time diagrammatic technique. Interestingly, the Fourier components of the charge current show an exponential-like decline when the hydration shell thickness increases. Finally, we apply our findings to binary solvent mixtures with varying volume fractions and find that the current is highly sensitive to both the hydration shell thickness as well as the volume fraction of the solvent mixture, giving rise to possible applications as shell and concentration sensors on the molecular scale.
This chapter is a commentary on Principle 21 of the United Nations Guiding Principles on Business and Human Rights (UNGPs). The UNGPs, endorsed by the United Nations Human Rights Council in 2011, are the first universally accepted framework for addressing business responsibilities for human rights. They outline State obligations to protect human rights, businesses’ responsibility to respect human rights, and the importance of both States and businesses offering adequate remedies for human rights breaches.
Article 135 TFEU
(2023)
Article 134 TFEU
(2023)
Nachhaltigkeitsberichterstattung verfolgt die Ziele, über die Nachhaltigkeitsleistungen eines Unternehmens zu berichten, diese bewertbar zu machen und im Sinne eines Regelkreisgedankens des Controllings zu steuern. Im Zuge dieser Studie wurden vorwiegend kleine und mittlere Unternehmen aus dem westlichen Münsterland zum aktuellen Stand ihrer Nachhaltigkeitsberichterstattung befragt. Dabei wurden sowohl die auf die Unternehmen eingehenden ESG-Anforderungen, etwaig genutzte Rahmenwerke der Berichterstattung, die innerbetriebliche Organisation des Nachhaltigkeitsmanagements und die Erwartungen der Unternehmen betrachtet.
This chapter is a commentary on Principle 20 of the United Nations Guiding Principles on Business and Human Rights (UNGPs). The UNGPs, endorsed by the United Nations Human Rights Council in 2011, are the first universally accepted framework for addressing business responsibilities for human rights. They outline State obligations to protect human rights, businesses’ responsibility to respect human rights, and the importance of both States and businesses offering adequate remedies for human rights breaches.
The German supply chain law ( Lieferkettensorgfaltspflichtengesetz, abbreviated: LkSG) which enters into force on 1 January 2023 is part of the developing legal framework for human rights in global supply chains. Like the French vigilance law, it represents a new generation of supply chain laws which impose mandatory human rights due diligence obligations. The LkSG requires enterprises to exercise a number of due diligence obligations – from conducting risk analysis to undertaking preventive measures or remedial actions. The law is based on public enforcement via a competent authority, the Federal Office for Economic Affairs and Export Control (BAFA). The BAFA monitors and enforces compliance with the due diligence obligations. Non-compliant enterprises can be fined with up to 800,000 Euros and, in some cases, up to 2% of the annual turnover. Whilst the LkSG is an important step towards achieving greater corporate sustainability, it also has limitations. It was a political compromise and, as such, it does not include a new civil liability for non-compliance. Moreover, by default, it only applies to the enterprise’s own business area and its direct suppliers, whereas indirect suppliers are only included where the enterprise has substantiated knowledge that an obligation has been violated.
Biomechanische Untersuchungen zum Öffnungsmechanismus von verholzten Früchten der Gattung Hakea
(2023)
Die Arten H. sericea und H. salicifolia (Proteaceae) sind in Australien heimisch. Ihr natürlicher Lebensraum ist trocken und nährstoffarm, und sie sind regelmäßig Buschbränden ausgesetzt. Durch den Feuchtigkeitsverlust “schrumpft“ die Frucht und öffnet sich, wobei zwei Samen freigesetzt werden. Diese Arbeit vergleicht das Öffnungsverhalten von manipulierten Früchten, das Schwindmaß, die Öffnungskraft, den Elastizitätsmodul und die Druckfestigkeit der beiden Arten und untersucht den Einfluss verschiedener Gewebe auf die Öffnung. Es wird festgestellt, dass das Mesokarp hauptsächlich für das anisotrope Schwindverhalten verantwortlich ist.
Hakea sericea und H. salicifolia sind strauch- bis baumförmige Arten der Familie Proteaceae. Ursprünglich aus Australien stammend, breiten sie sich zunehmend in Neuseeland, Portugal, Südspanien und Südafrika invasiv aus. In Portugal wurden beide Arten als Ziergewächs, Windschutz und Heckenpflanze eingeführt und verdrängen nun heimische Arten. Die erfolgreiche Etablierung der beiden Arten hängt mit der Ausbreitungsbiologie zusammen. Die Balgfrüchte zeigen eine ausgeprägte Serotinie und verbleiben oft über Jahre an der Mutterpflanze. Erst durch Waldbrände oder starke Austrocknung öffnen sich die Früchte und geben dabei zwei geflügelte Samen frei. Während der Öffnung deformieren sich die beiden Fruchthälften stark und reißen dabei zunächst über die Bauchnaht und anschließend über die Rückenseite auf. Dieses Öffnungsverhalten ist innerhalb der Proteaceae nur für die Gattung Hakea beschrieben und für Balgfrüchte, zu denen sie dennoch gezählt werden, ungewöhnlich. Die Bruchoberflächen der verschiedenen Gewebe zeigen dabei unterschiedliche Rauigkeiten. Die Gewebe der abaxialen Seite (Rückenseite) reißen dabei mit einer glatteren Bruchfläche als die Gewebe der adaxialen Seite (Bauchseite). In dieser Arbeit werden Rauheitsparameter der Bruchoberflächen auf zufälligen Profillinien mit einem Konfokalmikroskop für die verschiedene Gewebe der Oberflächen ermittelt. Das Propagieren des Risses durch die verschiedenen Gewebe wird anhand der Ausrichtung und Lage der Zellen in den beiden Seiten der Fruchthälften erläutert. Es wird diskutiert, inwieweit sich die unterschiedlich rauen Bruchoberflächen auf die Öffnung und die dafür nötigen Kräfte auswirken. Erste Ansätze zur Optimierung von technischen Sollbruchstellen werden vorgeschlagen.