Forschungsthemen der Abteilung sind die biomechanischen Zusammenhänge von
direkter Interaktion des Menschen
- mit Exoskeletten in der Produktionsumgebung,
- exo- und endoskelettalen Strukturen in
- der präventiven Ergonomie und
- der medizinischen Diagnostik und Therapie.
Dafür werden die Grundlagen bearbeitet für
- Bewegungs-, Umwelt- und Hinderniserfassung um den Menschen,
- der intrinsischen menschlichen Bewegungskinetimatik und -kinetik und
- Konsequenzen für die verbesserte und neuartige mechatronische Mensch-Technik-Interaktion.
Projekte
Im Rahmen körpergetragener Exoskelette für die Teilentlastung bei Fabrikmontagetätigkeiten wird ein auf realen Bewegungsdaten basierender Simulationsworkflow aufgebaut. In einer Muskel-Skelett-Simulation werden die Auswirkungen der angestrebten Exoskelett-Lösung auf den menschlichen Bewegungsapparat untersucht. Damit können vor Aufbau und Inbetriebnahme der Hardwarelösung anwendungsspezifisch und personalisiert Validierungen hinsichtlich Kinematik, Aktorik und Steuerstrategie für das Exoskelett durchgeführt werden.
Die wissenschaftliche Arbeit erfolgt finanziert durch das Landesgraduiertenkolleg PROMISE 4.0.
Das IFF bearbeitet ein Teilprojekt des Clusters of Exellence Integrative Computational Design and Construction for Architecture (IntCDC).
Die Vision des Exzellenzclusters besteht darin, das volle Potenzial digitaler Technologien zu nutzen, um Design, Fertigung und Konstruktion auf der Grundlage von Integration und Interdisziplinarität zu überdenken. Es sollen so bahnbrechende Innovationen im Bausektor ermöglicht werden, dienur durch hochintegrative Grundlagenforschung in einem interdisziplinären Großforschungsunternehmen möglich sind. Ziel ist es, die methodischen Grundlagen für ein tiefgreifendes Überdenken des Entwurfs- und Bauprozesses und der damit verbundenen Bausysteme zu schaffen, indem ein integrativer Berechnungsansatz gewählt wird, der auf interdisziplinären Forschungsergebnissen aus den Bereichen Architektur, Tragwerksplanung, Bauphysik, Ingenieurgeodäsie, Fertigungs- und Systemtechnik sowie Informatik und Robotik, Sozial- und Geisteswissenschaften basiert.
Das Institut für Industrielle Fertigung und Fabrikbetrieb IFF ist in diesem Cluster mit einem Teilprojekt unter der Leitung von Prof. Thomas Bauernhansl beteiligt.
Es wird untersucht, wie die Mensch-Maschine-Interaktion in cyberphysischen Technologien für Konstruktion und Vorfertigung, insbesondere bei Exoskeletten im Zusammenspiel mit Augmented-Reality-Brillen (AR), verbessert werden kann und welche technischen und sozialen Anforderungen für die erfolgreiche Implementierung dieser neuen Technologien bestehen.
Cyber-physische Systeme in der Konstruktion stellen besondere Anforderungen an den Umgang mit der aufgeteilten Kontrolle zwischen Mensch, Maschine und Sensordaten. Daher werden wir die zukünftigen Anforderungen dieser Technologien in Bezug auf Ausbildung, Fähigkeiten und digitale Kompetenz untersuchen. Wir werden erforschen, wie Mensch-Maschine-Schnittstellen technisch optimiert werden können und wie nichttechnische Innovationsbarrieren, wie Mangel an relevanten Fähigkeiten und Qualifikationen und daraus resultierende Einstellungen von Misstrauen, Vorbehalten oder Ablehnung zusammen mit Ängsten über einen möglichen Kontrollverlust, angesprochen und überwunden werden können. Ziel ist es, die Akzeptanz der Technologie in der Gesellschaft und auf der Ebene des Arbeitsalltags zu fördern. Es soll der Anwendungsprototyp eines Exoskeletts / AR (Positionierung, Überkopfmontage) im Demonstrator präsentiert werden, dessen Erprobung verschiedene Grade menschlicher Kontrolle und die Konzeptentwicklung digitaler Kompetenz unter Bedingungen gemeinsamer Kontrolle für die zukünftige Entwicklung der cyber-physischen Konstruktion ermöglicht.
Meldung der Universität Stuttgart
Web-Site des Clusters IntCDC
Kontakt
Dr.-Ing. Nelson Enrique Bances Purizaca
E-Mail: 
nelson.enrique.bances.purizaca@ipa-extern.fraunhofer.de
Telefon: +49 711 970-3711
https://www.uni-stuttgart.de/universitaet/aktuelles/schaufenster/intcdc-cluster-film/index
Wir entwickeln ein nicht-invasives und alltagstaugliches neuralgesteuertes Hand-Exoskelett-System , das den Verlust von Autonomie und Leistungsfähigkeit durch Lähmungen der Hand, wie sie typischerweise nach Schlaganfall und hohen Querschnittsverletzungen auftreten, weitgehend ausgleicht. Dies soll durch Integration modernster EEG-basierter BMI-Technologie mit künstlichen, kontext-sensitiven, kognitiven Systemen und intelligenter Bio-Robotik ermöglicht werden.
Das Projekt wird im Zeitraum vom 01. März 2017 bis 28. Februar 2020 durch die Baden-Württemberg-Stiftung gefördert. Projektpartner sind die die Eberhard-Karls Universität Tübingen, die Universität Stuttgart zusammen mit dem Fraunhofer IPA sowie die Hochschule Reutlingen.
Ende 2018 wurde ein Patent angemeldet, das vom Technologie-Lizenz-Büro (TLB) der Baden-Württembergischen Hochschulen vermarktet wird. Die Pressemitteilung des TLB fand sehr gute Resonanz.
Hier einige der Berichte und Interviews
Elektronikpraxis
Focus Gesundheit
Dr. med, Urs Schneider
Abteilungsleitung
Telefon: +49 711 970-3630
E-Mail: urs.schneider@ipa.fraunhofer.de
Urs Schneider
Dr. med.Leiter Mensch-Technik-Interaktion