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Spinal Motion Analysis Using A Wearable Flexible Sensor
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- Titel
- Spinal Motion Analysis Using A Wearable Flexible Sensor
- Autor/in
- Datierung
- 16.01.2026
- Beschreibung
- Rücken- und insbesondere Lendenwirbelsäulenschmerzen gehören weltweit zu den häufigsten muskuloskelettalen Erkrankungen und stellen eine erhebliche Belastung für Astronauten dar. Diese Beschwerden treten besonders häufig auf und gehen mit charakteristischen Veränderungen der Wirbelsäule unter Mikrogravitation einher, wie beispielsweise einer veränderten Wirbelsäulenkrümmung, veränderter Belastung der Bandscheiben sowie Muskelatrophie. Um diese Mechanismen besser zu verstehen und zukünftige Messungen während Raumflügen zu ermöglichen, untersucht diese Studie den neu entwickelten, flexiblen und tragbaren FlexTail Sensor, der zur kontinuierlichen Erfassung von Bewegung und Haltung der Wirbelsäule unter Alltagsbedingungen und später auch im Raumflug eingesetzt wird.
In einer beobachtenden Querschnittsstudie führten sechs gesunde Erwachsene (3 Frauen, 3 Männer) standardisierte Alltagsaktivitäten wie Stehen, Vorbeugen (Flexion), nach hinten beugen (Extension), Sitzen am Schreibtisch, Treppensteigen, Gehen und das Aufstehen von einem Stuhl durch, während der FlexTail Sensor segmentale Krümmungssignale der Wirbelsäule aufzeichnete. Die über die Rectify-App gewonnenen Messdaten wurden in Python weiterverarbeitet, um relevante Ergebnisparameter wie Bewegungsumfänge (Range of Motion) und Lendenlordosewinkel zu berechnen. Anschliessend erfolgte ein Vergleich mit physiologischen Referenzwerten und Literaturdaten. Die gemessenen Winkel für Flexion, Extension und typische Haltungen lagen überwiegend innerhalb plausibler physiologischer Bereiche und zeigten über wiederholte Messungen hinweg konsistente Muster. Dies deutet darauf hin, dass das FlexTail System grundsätzlich in der Lage ist, valide und reproduzierbare kinematische Informationen zur Wirbelsäulenbewegung bereitzustellen.
Gleichzeitig wurden mehrere praktische Herausforderungen identifiziert, insbesondere im Hinblick auf die Sensorbefestigung bei öliger oder behaarter Haut, die sichere Fixierung des elektronischen Moduls sowie das Risiko unbeabsichtigter Messunterbrechungen durch die Benutzeroberfläche der App. Einfache prozedurale Anpassungen (z. B. Verzicht auf Hautlotionen, Rasieren des Rückens, zusätzliche Fixierung mit einem elastischen Band) sowie geplante Softwareänderungen (Verlagerung der Stopp-Taste) wurden als konkrete Optimierungsmassnahmen abgeleitet, um die Messstabilität und Benutzerfreundlichkeit zu verbessern. Insgesamt schafft diese Arbeit eine erste methodische Grundlage für den Einsatz des FlexTail Sensors in grösseren Validierungsstudien und langfristig für die kontinuierliche Vor-Ort-Überwachung der Wirbelsäulenbelastung bei Astronauten und leistet damit einen Beitrag an der Schnittstelle zwischen Wirbelsäulenbiomechanik und Raumfahrtmedizin.
Back and lower back pain are among the most common musculoskeletal disorders worldwide and represent a significant burden for astronauts. These complaints occur particularly frequently and are accompanied by characteristic changes in the spine under microgravity, such as altered curvature, intervertebral disc load, and muscle atrophy. To better understand these mechanisms and enable future monitoring during spaceflight, this study investigates the newly developed, flexible wearable FlexTail sensor, which is used to continuously record the movement and posture of the spine under everyday conditions and later in a space flight environment.
In an observational cross-sectional study, six healthy adults (3 women, 3 men) performed standardized everyday activities such as standing, bending, stretching, sitting at a desk, climbing stairs, walking, and getting up from a chair while the FlexTail sensor recorded segmental curvature signals. The raw data were exported via the Rectify app and processed in Python to derive key outcome parameters, specifically ranges of motion and lumbar lordosis angles, which were compared with physiological reference values and literature data. The measured angles for flexion, extension, and typical postures were largely within plausible physiological ranges and showed consistent patterns across repeated measurements, suggesting that the FlexTail system is fundamentally capable of providing valid and reproducible kinematic information about spinal motion.
At the same time, several practical challenges were identified, particularly with regard to sensor attachment to oily or hairy skin, secure attachment of the electronic module, and the risk of unintended recording interruptions due to the app interface. Simple procedural adjustments (e.g., avoiding lotions, shaving the back, additional fixation with an elastic strap) and planned software changes (relocation of the stop button) were derived as concrete optimization measures to improve measurement stability and user-friendliness. Overall, this work creates an initial methodological basis for the use of the FlexTail sensor in larger validation studies and, in the long term, for the continuous on-site monitoring of spinal load in astronauts, thus contributing to the interface between spinal biomechanics and space medicine.
- Rücken- und insbesondere Lendenwirbelsäulenschmerzen gehören weltweit zu den häufigsten muskuloskelettalen Erkrankungen und stellen eine erhebliche Belastung für Astronauten dar. Diese Beschwerden treten besonders häufig auf und gehen mit charakteristischen Veränderungen der Wirbelsäule unter Mikrogravitation einher, wie beispielsweise einer veränderten Wirbelsäulenkrümmung, veränderter Belastung der Bandscheiben sowie Muskelatrophie. Um diese Mechanismen besser zu verstehen und zukünftige Messungen während Raumflügen zu ermöglichen, untersucht diese Studie den neu entwickelten, flexiblen und tragbaren FlexTail Sensor, der zur kontinuierlichen Erfassung von Bewegung und Haltung der Wirbelsäule unter Alltagsbedingungen und später auch im Raumflug eingesetzt wird.
- Urheberrechtshinweis
- Munir Huda, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 13.05.2026
- Übergeordnete Sets
- 1
Projektierung einer Wildüberführung
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- Titel
- Projektierung einer Wildüberführung
- Autor/in
- Datierung
- 16.01.2026
- Beschreibung
- Ziel dieser Arbeit ist die Planung und statische Bemessung einer Wildüberführung über eine
Autobahn und Gleisschienen bis zur Stufe Bauprojekt. Nach der Untersuchung verschiedener
Tragwerkskonzepte wurde eine zweifeldrige Rippendecke aus Ortsbeton ausgewählt und
anschliessend vertieft analysiert sowie bemessen.
Das gewählte Tragwerk besteht aus einer Rippendecke mit vorgespannten Unterzügen sowie
Widerlagern und Streifenfundamenten. Die Überführung weist eine Gesamtlänge von 60 m und
eine Breite von 52.3 m auf. Die Spannweiten betragen 31.0 m über der Autobahn sowie 20.5 m
über den Gleisschienen.
Die statische Bemessung erfolgt gemäss den geltenden SIA-Normen (SIA 260 ff.) unter
Berücksichtigung ständiger, veränderlicher und aussergewöhnlicher Einwirkungen. Zusätzlich
wird die Vorspannung der Unterzüge nach dem AUR-Verfahren berücksichtigt.
Die Tragfähigkeit aller Bauteile wurde erfolgreich nachgewiesen.
The aim of this work is the planning and structural design of a wildlife overpass across a
highway and railway tracks up to the construction project stage. After examining various
structural concepts, a two-span ribbed slab made of cast-in-place concrete was selected and
subsequently analyzed and designed in detail.
The chosen structure consists of a ribbed slab with prestressed beams, abutments, and strip
foundations. The overpass has a total length of 60 m and a width of 52.3 m. The spans
measure 31.0 m over the highway and 20.5 m over the railway tracks.
The structural design is carried out in accordance with the applicable SIA standards (SIA 260
et seq.), taking into account permanent, variable, and exceptional loads. In addition, the
prestressing of the beams is considered according to the AUR method.
The load-bearing capacity of all components has been successfully verified.
- Ziel dieser Arbeit ist die Planung und statische Bemessung einer Wildüberführung über eine
- Urheberrechtshinweis
- Morgenthaler Simon, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 13.05.2026
- Übergeordnete Sets
- 1
Schwemmholzrechen in kleinen Bächen
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- Titel
- Schwemmholzrechen in kleinen Bächen
- Autor/in
- Datierung
- 16.01.2026
- Beschreibung
- Über die gesamte Schweiz verteilt befinden sich Standorte von Schwemmholzrechen. Viele
dieser Rechen sind bereits älter und wurden nicht aufgrund eines standardisierten Verfahrens
erstellt. Die Funktionstauglichkeit lässt sich daher schwer überprüfen. In diesem Bericht
werden die Daten zu den vorhandenen Rechen in vier Kantonen untersucht. Dabei sollen
systematische Auffälligkeiten Aufschluss über die Qualität der Rechensysteme geben.
Die in der Vertiefungsarbeit 2 erarbeiteten Hilfestellungen werden an mehreren konkreten
Rechenstandorten des Kantons Luzern geprüft. Bei der Dimensionierung von räumlichen
Rechen fällt auf, dass für das Festlegen des Stababstands sowie der Rechenneigung
Grundlagedaten fehlen. Im 5m langen Kanal wird ein Modell eines Schwemmholzrechens
erstellt. Geprüft werden unter anderem die Rückhaltewahrscheinlichkeit von Stabholz bei
verschiedenen Stababständen sowie Fliesszuständen.
Ebenso wird eine mögliche Hilfestellung für den Unterhalt von Rechenanlagen erstellt.
Across Switzerland, there are numerous locations with driftwood racks. Many of these racks
are already old and were not constructed according to a standardized procedure. Their
functional performance is therefore difficult to assess. This report examines data from the
existing racks in four cantons. Systematic irregularities are intended to provide insight into the
quality of the rack systems.
The guidelines developed in Vertiefungsarbeit 2 are tested at several specific rack locations in
the Canton of Lucerne. In the dimensioning of spatial racks, it becomes apparent that basic
data are lacking for determining the rod spacing and the rack inclination. In the 5m long canal,
a model of a driftwood rack is constructed. Among other aspects, the retention probability of
logs is examined for different rod spacings and flow conditions.
In addition, a possible guideline for the maintenance of rack installations is developed.
- Über die gesamte Schweiz verteilt befinden sich Standorte von Schwemmholzrechen. Viele
- Urheberrechtshinweis
- Huber Yannik, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 05.05.2026
- Übergeordnete Sets
- 1
CANopen on Zephyr RTOS
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- Titel
- CANopen on Zephyr RTOS
- Autor/in
- Datierung
- 06.06.2025
- Beschreibung
- Toradex AG is moving from a single, monolithic tester to a modular setup in which
compact STM32-based “bricks” exchange measurement data with a Linux host over a
Controller Area Network (CAN) bus. This thesis investigates whether a Zephyr-RTOS
implementation of CANopenNode can satisfy three practical needs: reliable brick-tocontroller
communication, error-free transfer of firmware-sized data objects, and real-time
streaming of Linux boot logs from the device under test.
A laboratory prototype was built that links a PC test controller to an STM32 brick
through a USB-to-CAN interface, replicating the signal paths of the planned tester. Core
CANopen services namely network management, SDO uploads/downloads, and PDO
mapping, were first verified. A DOMAIN object then enabled a 1 kB file to be written,
read back, and byte-checked, proving that remote firmware updates are feasible.
Bootlog bytes captured via UART were packetised and streamed both as PDOs and as
SDO block transfers. Busload and multi-node overload scenarios were simulated and analyzed.
All results were verified with custom analysis scripts and bussniffing software to
confirm correct results.
The results confirm that Classical CAN with CANopen satisfies Toradex’s requirements
almost completely and show which steps are necessary for a successful implementation in
the future. However, they also highlight potential issues with overloading the CAN bus.
In conclusion, the project successfully established a solid foundation for implementing
CAN communication on the new tester. The results will help Toradex to make informed
decisions about future developments and identify potential problems in advance.
Deutsches Abstract fehlt
- Toradex AG is moving from a single, monolithic tester to a modular setup in which
- Urheberrechtshinweis
- Arnold David, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 04.05.2026
- Übergeordnete Sets
- 1
Space Object Tracking with AI-Models
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- Space Object Tracking with AI-Models
- Autor/in
- Datierung
- 06.06.2025
- Beschreibung
- Diese Arbeit untersucht die Entwicklung und Optimierung von Modellen des maschinellen Lernens für das
visionbasierte Tracking von Weltraumobjekten im Kontext der aktiven Weltraummüllentfernung und In-Orbit-
Servicing-Missionen. Ziel ist die kontinuierliche Bestimmung der Position des Zielobjektes durch FPGA-basierte
Space-Kameras bis zu einer Entfernung von 20 m. Durch umfassende Experimente mit Convolutional Neural
Networks demonstriert diese Arbeit eine Reduktion des absoluten Fehlers um über 70% im Vergleich mit
dem Baseline-Modell, während gleichzeitiger Optimierung für Quantisierung durch das VectorBlox SDK und
anschliessendem Einsatz im FPGA mit einer Inferenzzeit von 33 ms pro Bild. Die Arbeit evaluiert CNNNetzwerke
hinsichtlich des kritischen Kompromisses zwischen Performance (Genauigkeit) und Komplexität
(begrenzte FPGA-Ressourcen). Ein synthetischer Trainingsdatensatz mit simulierten Bildern ermöglicht eine
robuste Modellentwicklung. Quantisierungsbewusstes Training reduziert den Quantisierungsfehler um 30%,
während Neural-Search-Algorithmen die automatisierte Entwicklung von optimalen Netzwerkarchitekturen für
FPGA-Constraints übernimmt. Diese Arbeit schafft eine Grundlage für die praktische Implementierung von
KI-gesteuerten Tracking-Systemen in FPGA-basierten Weltraum-Anwednungen.
This work investigates the development and optimisation of artificial intelligence models for vision-based
tracking of space objects in the context of active debris removal and in-orbit servicing missions. The focus
lies on the continuous determination of a target position for FPGA-based space cameras for a distance of up
to 20 m. Through comprehensive experiments with convolutional neural networks, this work demonstrates a
reduction in absolute error of over 70% compared to the baseline model, while simultaneously optimising for
quantisation through the VectorBlox SDK and subsequent deployment on an FPGA with inference times of
33 ms per image. The work evaluates CNN networks regarding the critical trade-off between performance
(accuracy) and complexity (limited FPGA resources). A synthetic training dataset with artificially generated
images enables robust model development. Quantisation-aware training reduces the quantisation error by 30%,
while neural search algorithms handle the automated development of optimal network architectures for FPGA
constraints. This work establishes a foundation for the practical implementation of an AI-driven tracking systems
in FPGA-based space applications.
- Diese Arbeit untersucht die Entwicklung und Optimierung von Modellen des maschinellen Lernens für das
- Urheberrechtshinweis
- Ming Andreas, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 04.05.2026
- Übergeordnete Sets
- 1
Embedded Softwareentwicklung für DC Microgrid Hardware
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- Titel
- Embedded Softwareentwicklung für DC Microgrid Hardware
- Autor/in
- Datierung
- 06.06.2025
- Beschreibung
- Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Erweiterung der Embedded Software eines bestehenden
DC-Microgrid-Prototyps. Ziel ist es, die bestehende Regelung mit einem MPPT-Algorithmus zu
ergänzen und die Schaltverluste des Tiefsetzstellers durch Softswitching zu reduzieren. Zusätzlich
wird untersucht, ob sich die Totzeit der MOSFETs mit einer bereits verbauten analogen Schaltung
automatisch messen lässt und ob daraus der Spulenstrom indirekt erfasst werden kann. Der MPPT
wird implementiert und in Simulationen, Labor- und Freilufttests validiert. Die Regelung direkt am
Solarpanel zeigt gute Ergebnisse. Für das Softswitching wird die erforderliche Schaltfrequenz
berechnet und experimentell überprüft. Die Bedingungen für Softswitching lassen sich zuverlässig
einhalten. Die Totzeitmessung funktioniert grundsätzlich, wird jedoch durch Signalschwingungen und
begrenzte Zeitauflösung beeinträchtigt.
This thesis focuses on the extension of the embedded software of an existing DC microgrid
prototype. The goal is to enhance the existing control system with a Maximum Power Point Tracking
(MPPT) algorithm and to reduce switching losses in the buck converter through soft switching.
Additionally, the work investigates whether the dead time of the MOSFETs can be automatically
measured using an integrated analog circuit and whether the inductor current can be indirectly
derived from it. The MPPT is implemented and validated through simulations, as well as lab and
outdoor testing. The regulation directly at the solar panel shows good results. For soft switching,
the required switching frequency is calculated and experimentally verified. The conditions for soft
switching can be reliably met. The dead time measurement works in principle but is affected by
signal overshoot and limited time resolution.
- Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Erweiterung der Embedded Software eines bestehenden
- Urheberrechtshinweis
- Holzer Jan Andreas, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 04.05.2026
- Übergeordnete Sets
- 1
Energy Consumption Optimization of a Battery-Powered Data Logger System
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- Titel
- Energy Consumption Optimization of a Battery-Powered Data Logger System
- Autor/in
- Datierung
- 12.01.2026
- Beschreibung
- In dieser Arbeit wurde die Energieaufnahme eines batteriebetriebenen Temperatur-
Datenloggers analysiert und optimiert. In der Ausgangskonfiguration betrug die Betriebsdauer
117 Tage, wobei der Mikrocontroller den Grossteil des Verbrauchs verursachte. Das Ziel der
Arbeit war, die Betriebsdauer auf mindestens ein Jahr zu verlängern, ohne die Speisung oder
das Funkprotokoll zu modifizieren. Zu diesem Zweck wurde die Firmware des Systems
überarbeitet und der Ultra-Low-Power-Core des ESP32-S3 sowie die Sequencer-Funktionalität
des externen ADCs MAX11410 genutzt. Zusätzlich wurde im Rahmen des
Optimierungsprozesses der Einfluss von Mess- und Sendeintervallen auf den Stromverbrauch
untersucht. Der mittlere Stromverbrauch konnte von 796 μA auf 141 μA reduziert werden, was
einer Reduktion um den Faktor 5,65 entspricht und mehrjährige Betriebszeiten ermöglicht. Die
Selbstentladung der Batterien ist dabei als begrenzender Faktor zu berücksichtigen.
This thesis analyzed and optimized the energy consumption of a battery-powered
temperature data logger. Prior to this work, the device exhibited an operating time of 117
days, with the majority of the energy consumption caused by to the ESP32-S3 microcontroller.
The objective was to extend the operating time to at least one year without modifying the
power supply or the radio protocol. To achieve this, the system’s firmware was revised, and
the ultra-low-power core of the ESP32-S3 as well as the sequencer functionality of the
external ADC MAX11410 were utilized. Additionally, the influence of measurement and
transmission intervals on current consumption was investigated as part of the optimization
process. The average current consumption was reduced from 796 μA to 141 μA, corresponding
to a reduction by a factor of 5.65, which enables multi-year operation. Battery self-discharge
must be considered as a limiting factor.
- In dieser Arbeit wurde die Energieaufnahme eines batteriebetriebenen Temperatur-
- Urheberrechtshinweis
- Estermann Basil, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 29.04.2026
- Übergeordnete Sets
- 1
Enabling Assessments with Artificial Intelligence
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- Titel
- Enabling Assessments with Artificial Intelligence
- Autor/in
- Datierung
- 15.01.2026
- Beschreibung
- Die Kompetenzbeurteilung von Studierenden ist eine ressourcenintensive Herausforderung. Um die Edisconet-Plattform um tiefgehende Bewertungsmöglichkeiten zu erweitern, untersucht diese Arbeit die optimale Large Language Model (LLM)-Pipeline zur Generierung offener Übungsaufgaben aus unstrukturierten Materialien. Mittels eines Mixed-Methods-Ansatzes wurden vier Pipelines entwickelt, die Kontextaufbereitung (Sliding Window vs. Concept Extraction) und kognitive Rahmenwerke (Bloom’s Revised vs. Webb’s Depth of Knowledge) vergleichen. Eine Umfrage unter 21 Modulverantwortlichen an der HSLU evaluierte die Qualität. Die Ergebnisse zeigen, dass Concept Extraction kombiniert mit Webb’s DOK die höchste Zufriedenheit erzielt, besonders in technischen Fächern. Während sich das System als kosteneffiziente „Drafting Engine“ (0,05 $/Set) bewährt, bleibt ein Review von Dozenten für die Validität unerlässlich. Das Tool fungiert somit als Produktivitätshilfe, nicht als autonomer Prüfer.
Assessing student proficiency is a resource-intensive challenge in higher education. To address the lack of deep assessment capabilities in Edisconet’s platform, this thesis investigates the optimal Large Language Model (LLM) pipeline for generating open-ended exercises from unstructured course materials. Using a mixed-methods approach, four pipelines were developed comparing context preparation (Sliding Window vs. Concept Extraction) and cognitive frameworks (Bloom’s Revised Taxonomy vs. Webb’s Depth of Knowledge). A survey of 21 module coordinators at HSLU evaluated the output quality. Results indicate that Concept Extraction combined with Webb’s Depth of Knowledge yields the highest satisfaction, particularly for technical subjects. While effective as a cost-efficient ($0.05/set) drafting engine, findings confirm that a review by educators is essential for validity, establishing the tool as a productivity aid rather than an autonomous examiner.
Key Terms: Automated Assessment, Large Language Models, Question Generation, Webb’s Depth of Knowledge, Bloom’s Taxonomy, Higher Education, Proficiency Estimation
- Die Kompetenzbeurteilung von Studierenden ist eine ressourcenintensive Herausforderung. Um die Edisconet-Plattform um tiefgehende Bewertungsmöglichkeiten zu erweitern, untersucht diese Arbeit die optimale Large Language Model (LLM)-Pipeline zur Generierung offener Übungsaufgaben aus unstrukturierten Materialien. Mittels eines Mixed-Methods-Ansatzes wurden vier Pipelines entwickelt, die Kontextaufbereitung (Sliding Window vs. Concept Extraction) und kognitive Rahmenwerke (Bloom’s Revised vs. Webb’s Depth of Knowledge) vergleichen. Eine Umfrage unter 21 Modulverantwortlichen an der HSLU evaluierte die Qualität. Die Ergebnisse zeigen, dass Concept Extraction kombiniert mit Webb’s DOK die höchste Zufriedenheit erzielt, besonders in technischen Fächern. Während sich das System als kosteneffiziente „Drafting Engine“ (0,05 $/Set) bewährt, bleibt ein Review von Dozenten für die Validität unerlässlich. Das Tool fungiert somit als Produktivitätshilfe, nicht als autonomer Prüfer.
- Urheberrechtshinweis
- An Dmitriy, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 15.04.2026
- Übergeordnete Sets
- 1
Reglerentwurf und Implementierung für einen mobilen Roboter
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- Titel
- Reglerentwurf und Implementierung für einen mobilen Roboter
- Autor/in
- Datierung
- 05.01.2026
- Beschreibung
- Die Bachelorarbeit untersucht die regelungstechnische Machbarkeit eines SBB Roboters zur
Vegetationskontrolle entlang von Kabelkanälen. Als Plattform dient ein AgileX Limo Pro mit
Raupenantrieb. Für Modellvalidierung und Regelung w urde ein Vicon-Motion-Capture-System
eingesetzt, das die Lage des Roboters misst und die Daten per Laptop an den Roboter
überträgt. Auf Basis des validierten Modells w urde eine diskrete Kaskadenregelung
implementiert: Der innere Regelkreis stabilisiert den Winkel, den der Roboter mit dem
Kabelkanal einschliesst, mittels P-Regler, der äussere PID-Regler führt die seitliche Position des
Roboters auf dem Kanal. Versuche auf nachgebauten Kabelkanälen (250 mm und 350 mm)
zeigen eine stabile Spurhaltung bei Sollwertsprüngen und Störimpulsen. Da das Vicon-System
im Feld nicht praktikabel ist und der Roboter noch leicht um den Sollwert schw ingt, sind als
nächste Schritte die Ursachen dieser Schwingung sowie die Integration der Onboard-Sensorik
zu untersuchen.
This bachelor thesis investigates the control-engineering feasibility of an SBB robot intended
for vegetation control along cable ducts. An AgileX Limo Pro with tracked drive is used as the
platform. For model validation and control, a Vicon motion-capture system measures the robot
pose and transmits the data to the robot via a laptop. Based on the validated model, a
discrete cascade controller is implemented: the inner loop stabilises the angle between the
robot and the cable duct w ith a P controller, while the outer PID controller regulates the
robot’s lateral position on the duct. Tests on laboratory mock-ups of cable ducts (250 mm and
350 mm) show stable path tracking under setpoint steps and disturbance impulses. Since the
Vicon system is not practical in the field and the robot still oscillates slightly around the
setpoint, the next steps are to determine the cause of this oscillation and integrate onboard
sensors.
- Die Bachelorarbeit untersucht die regelungstechnische Machbarkeit eines SBB Roboters zur
- Urheberrechtshinweis
- Streiff Samuel, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 14.04.2026
- Übergeordnete Sets
- 1
Auslegung Flachsfaser Composite Verbindung
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Author that can easily go onto 2 lines as well
- Titel
- Auslegung Flachsfaser Composite Verbindung
- Autor/in
- Datierung
- 05.01.2026
- Beschreibung
- Im Rahmen dieser Bachelorarbeit wurden die mechanischen Eigenschaften von
Flachsfaserlaminaten und Flachsfaser-Sandwichstrukturen für den Einsatz im E-Motion Boot
experimentell untersucht. Ziel war es, die in der früheren Projektarbeit angenommenen
Materialkennwerte zu überprüfen und deren Einfluss auf die strukturelle Auslegung des Boots zu
bewerten. Dazu wurden repräsentative Proben hergestellt und mittels Zug- und Biegeversuchen
charakterisiert. Die ermittelten Kennwerte zu Festigkeit und Steifigkeit wurden mit den
theoretischen Annahmen verglichen und für eine Nachbewertung der bestehenden Rumpf- und
Sandwichauslegung verwendet. Die Ergebnisse zeigen, dass die Materialkennwerte geringer
ausfallen als angenommen, die globale strukturelle Sicherheit jedoch weiterhin gewährleistet ist.
Die Arbeit liefert damit eine Grundlage für konstruktive Optimierungen und die Weiterentwicklung
des E-Motion Boots unter Verwendung nachhaltiger Verbundwerkstoffe.
As part of this bachelor thesis, the mechanical properties of flax fiber laminates and flax fiber
sandwich structures for use in the E-Motion boat were experimentally investigated. The aim was to
verify the material properties assumed in earlier project and to evaluate their influence on the
structural design of the boat. For this purpose, representative samples were produced and
characterized by means of tensile and bending tests. The determined characteristic values for
strength and stiffness were compared with the theoretical assumptions and used for a
reassessment of the existing hull and sandwich design. The results show that the material
characteristics are lower than assumed, but that overall structural safety is still guaranteed. The
thesis thus provides a basis for design optimizations and the further development of the E-Motion
boat using sustainable composite materials.
- Im Rahmen dieser Bachelorarbeit wurden die mechanischen Eigenschaften von
- Urheberrechtshinweis
- Amhof Fabio, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 08.04.2026
- Übergeordnete Sets
- 1
Crystallization of Phase Change Materials under Space Conditions
Name that can easily go onto 2 lines
Author that can easily go onto 2 lines as well
- Titel
- Crystallization of Phase Change Materials under Space Conditions
- Autor/in
- Datierung
- 05.01.2026
- Beschreibung
- Phasenwechselmaterialien (Phase Change Materials, PCMs) ermöglichen aufgrund ihrer hohen Energie-dichte und nahezu isothermen Wärmeaufnahme und -abgabe eine effiziente thermische Pufferung und sind daher besonders für masse- und leistungsbeschränkte thermische Managementsysteme in der Raumfahrt ge-eignet. Die Kristallisation anorganischer Salzhydrat-PCMs wird unter terrestrischen Schwerkraftbedingun-gen stark durch auftriebsgetriebene Konvektion und Sedimentation beeinflusst, was Phasensegregation, Hohlraumbildung und eine reduzierte Zyklen Stabilität begünstigt. Diese Bachelorarbeit liefert experimen-telle Grundlagen für ein zukünftiges Sounding-Rocket-Experiment der European Space Agency (MASER-Plattform) zur kontrollierten PCM-Erstarrung unter mikrogravitationsrelevanten Randbedingungen.
Ein strukturierter Entscheidungsprozess verglich Natriumacetat-Trihydrat (SAT) und Calciumchlorid-Hexa-hydrat (CCH) sowie kühlleistungsdominierte und unterkühlungsdominierte Betriebsstrategien. Aufgrund si-cherer Handhabung, überwiegend kongruenten Schmelzens und eines ausgeprägten, extern auslösbaren un-terkühlten Zustands wurde SAT ausgewählt, während CCH wegen Hygroskopizität, Korrosivität, inkongru-entem Schmelzen und geringerer Regelbarkeit ausgeschlossen wurde. Die experimentellen Untersuchungen konzentrierten sich auf Hydratstabilität, mechanische Robustheit und thermisches Verhalten von SAT. Der Wassergehalt wurde mittels Karl-Fischer-Titration und Halogen-Feuchteanalyse bestimmt, wobei eine deut-liche methodenabhängige Abweichung festgestellt wurde; die Karl-Fischer-Methode wurde als Referenz fest-gelegt.
Die mechanische Stabilität von geschmolzenem SAT wurde mittels analytischer Zentrifugation (LumiSizer) untersucht und zeigte auch unter erhöhten Zentrifugalbelastungen keine Anzeichen makroskopischer Kris-tallisation. Thermische Zyklierungsexperimente mit einem EasyMax-Reaktor und Heat-Flow-Kalorimetrie zeigten, dass tiefe Abkühlung Unterkühlung auslöst, eine vollständige Kristallisation jedoch allein durch Temperaturführung innerhalb kurzer Zykluszeiten nicht zuverlässig erreicht wird. Dies unterstreicht die Not-wendigkeit aktiver Auslösemechanismen und/oder verlängerter Tieftemperatur-Haltezeiten.
Insgesamt bestätigen die Ergebnisse die Eignung eines unterkühlungsbasierten experimentellen Ansatzes mit SAT und liefern zentrale Randbedingungen für das Payload-Design, darunter die Verifikation des Wasserge-halts, die Robustheit gegenüber startrelevanten mechanischen Belastungen sowie die Integration kontrollier-ter Nukleationsmechanismen zur Sicherstellung der Kristallisation während der Mikrogravitationsphase.
Phase change materials (PCMs) offer high energy density thermal buffering with near-isothermal heat ab-sorption and release, making them attractive for mass- and power-constrained thermal management in space systems. However, crystallization of inorganic salt hydrate PCMs under terrestrial gravity is strongly affected by buoyancy-driven convection and sedimentation, which can promote phase segregation, void formation, and reduced cycling reliability. This Bachelor thesis provides experimental groundwork for a future European Space Agency sounding-rocket (MASER) experiment by characterizing key risks and design inputs for con-trolled PCM solidification under microgravity-relevant constraints.
A structured decision process compared sodium acetate trihydrate (SAT) and calcium chloride hexahydrate (CCH) and evaluated cooling-power-driven versus supercooling-dominated operation. SAT was selected due to safer handling, predominantly congruent melting, and a pronounced, externally triggerable supercooled state, whereas CCH was excluded because of corrosivity, hygroscopicity, incongruent melting tendencies, and lower controllability. Laboratory testing focused on SAT hydration stability, mechanical robustness, and thermal response. Water content was measured using Karl Fischer titration and a halogen moisture analyzer, revealing a substantial method-dependent discrepancy; Karl Fischer titration was adopted as the reference and samples were adjusted to the standard water content. Mechanical stability of molten SAT was assessed via analytical centrifugation (LumiSizer), showing stable behavior under stepwise increased centrifugal load-ing without signatures of macroscopic crystallization. Thermal cycling experiments using an EasyMax reac-tor with heat-flow calorimetry demonstrated that deep cooling to sub-zero temperatures induces supercooling signatures, but temperature control alone did not reliably produce complete crystallization within short cycle durations, indicating the need for an active triggering mechanism and/or extended low-temperature dwell times.
Overall, the results support a supercooling-based experimental strategy with SAT and provide concrete boundary conditions for payload design, including mandatory hydration verification, robustness against launch-relevant mechanical loading, and the requirement for controlled nucleation to ensure crystallization during the microgravity window.
- Phasenwechselmaterialien (Phase Change Materials, PCMs) ermöglichen aufgrund ihrer hohen Energie-dichte und nahezu isothermen Wärmeaufnahme und -abgabe eine effiziente thermische Pufferung und sind daher besonders für masse- und leistungsbeschränkte thermische Managementsysteme in der Raumfahrt ge-eignet. Die Kristallisation anorganischer Salzhydrat-PCMs wird unter terrestrischen Schwerkraftbedingun-gen stark durch auftriebsgetriebene Konvektion und Sedimentation beeinflusst, was Phasensegregation, Hohlraumbildung und eine reduzierte Zyklen Stabilität begünstigt. Diese Bachelorarbeit liefert experimen-telle Grundlagen für ein zukünftiges Sounding-Rocket-Experiment der European Space Agency (MASER-Plattform) zur kontrollierten PCM-Erstarrung unter mikrogravitationsrelevanten Randbedingungen.
- Urheberrechtshinweis
- Enderli Julia, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 07.04.2026
- Übergeordnete Sets
- 1
Clustering Small and Medium CO2 Emitters for Shared Carbon Capture Infrastructure
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- Titel
- Clustering Small and Medium CO2 Emitters for Shared Carbon Capture Infrastructure
- Autor/in
- Datierung
- 05.01.2026
- Beschreibung
- Dieses Projekt untersucht, wie Clustering-Strategien und Geschäftsmodelle kleinen und mittleren CO2-Emittenten in der Schweiz helfen können, bei der gemeinsamen Nutzung von CO2-Infrastrukturen zusammenzuarbeiten.
Die Arbeit kombiniert Erkenntnisse aus der Literatur mit einer Clustering-Fallstudie im Raum Zürich, um die technischen, wirtschaftlichen und energetischen Aspekte zu bewerten. Die Ergebnisse zeigen, dass Clustering an sich zwar machbar ist, die Ergebnisse jedoch von Parametern wie CO2-Durchflussraten, Transportentfernungen und der Dimensionierung der Infrastruktur abhängen. Daher bleibt eine gewisse Unsicherheit bestehen, insbesondere bei den Ergebnissen von Schätzungen, für die keine standortspezifischen Daten verfügbar waren.
Darüber hinaus liefert die Arbeit einen praktischen Entscheidungsrahmen und eine Reihe von Empfehlungen zur Unterstützung der Entwicklung eines CO2-Clusters. Die Akzeptanz durch die Anteilseigner wird als entscheidend für die Rentabilität eines Clusters angesehen, was in den vorgeschlagenen Geschäftsstrategien berücksichtigt wird.
This project assesses how clustering strategies and business models can help small and medium CO2 emitters in Switzerland collaborate on shared carbon infrastructure.
The thesis combines insights from literature with a clustering case study in the Zürich area, to evaluate the technical, economic and energy aspects. The results indicate that while clustering itself is feasible, the outcomes are dependent on parameters such as CO2 flow rates, transport distances and infrastructure sizing. As such, an uncertainty remains, in particular in the results of estimates where site-specific data was not available.
In addition, the work delivers a practical decision framework and a set of recommendations to support the development of a CO2 cluster. Shareholder acceptability is noted as L in determining a cluster viability, which the proposed business strategies take into account.
- Dieses Projekt untersucht, wie Clustering-Strategien und Geschäftsmodelle kleinen und mittleren CO2-Emittenten in der Schweiz helfen können, bei der gemeinsamen Nutzung von CO2-Infrastrukturen zusammenzuarbeiten.
- Urheberrechtshinweis
- Linnik Anastasia, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 07.04.2026
- Übergeordnete Sets
- 1