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Mensch-Technik-Interaktion

Die Optimierung der direkten Mensch-Technik-Interaktion zur Schadensvermeidung in präventiver Ergonomie und Arbeitssicherheit, insbesondere im Umfeld der Industrie 4.0, sowie in medizinischer Diagnostik und Therapie sind Schwerpunkte der Abteilung Mensch-Technik-Interaktion.  

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

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Stuttgart Exo-Jacket in AnyBody Modeling System™
Stuttgart Exo-Jacket in AnyBody Modeling System™

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.

Kontakt:
Mark Tröster
Tel: +49 711 970-1789

The use of heavy machinery, huge heating instruments and automatic guided vehicles (AGVs) is considered essential in almost all industries nowadays. Unfortunately, these types of tools and machinery was a main cause of many fatal injuries and even mortality in some cases. Accordingly, radar as an environment and light independent sensor can be used for safety monitoring in indoor and outdoor industrial areas. Nowadays, the current demanding topic which is attracting research in radar technology is Micro-Doppler signatures. The Micro-Doppler signatures are defined as the frequency modulation because of micro-motions in the radar range. By means of such technology many applications in the safety domain can be implemented as detecting humans from limbs motion and vital signs based on Micro-Doppler radar signatures. Sensor fusion can also be considered to insure reliable human detection for all possible use cases.

The main research areas will involve the following:

  • Human detection around dangerous equipment or in robot paths by means of radars and safety sensors fusion.
  • Radar technology in 3D image construction and dimensioning of objects
  • Testing Micro-Doppler effects and signature of humans and machinery

Die wissenschaftliche Arbeit erfolgt finanziert durch das Landesgraduiertenkolleg PROMISE 4.0.

In Zusammenarbeit mit Prof. Bin Yang

Kontakt
Sherif Abdulatif
Tel.: +49 711 970-1775

Im Zeitalter der Industrie 4.0 zeigt sich ein andauernder Trend zu miniaturisierter und integrierter Sensorik für die Echtzeitdatenerfassung. Faseroptische Sensoren (FOS) ermöglichen die Messung von Stauchung und Dehnung entlang der Faser. Dabei verwenden sie Faser-Bragg-Gitter, welche in die Faser geschrieben werden. Über die Kombination mehrerer Sensoren ist die Erfassung dreidimensionaler Verformungen in einer Faser möglich, wobei diese selbst nur einen Durchmesser von 125 µm aufweist. Mehrere Biegesensoren können in einer Faser realisiert werden, was die räumlich verteile Erfassung von Bewegungen ermöglicht. Durch Fortschritte in der Miniaturisierung der optischen Auswerteinheiten, können kostengünstige Gesamtsysteme produziert werden.

Die Bewegungserfassung am Menschen stellt in verschiedenen Bereichen ein wichtiges Instrument dar:

  • Medizin: Überwachung von Krankheits-/Genesungsverläufen bei neurodegenerativen Erkrankungen
  • Industrie: Analyse von manuellen Arbeitsprozessen für die Prozessoptimierung
  • Sport: Optimierung von Bewegungsabläufen zur Leistungserhöhung

 FOS besitzt gegenüber klassischen, neben einem geringen Formfaktor, verschiedene Vorteile:

  • Eignung für Langzeitmessungen da ohne Signaldrift
  • Integration in Kleidung möglich
  • Keine Beeinflussung von Bewegungsabläufen durch störende Sensorpakete

Die wissenschaftliche Arbeit erfolgt finanziert durch die Graduiertenschule GSaME (Graduate School of Excellence advanced Manufacturing Engineering) im Rahmen der Exzellenzinitiative. Die Betreuung erfolgt durch Herrn Prof. Dr.-Ing. Alexander Verl, Institutsleiter ISW der Universität Stuttgart.

Kontakt
Christopher Riehs
Tel.: +49 711 970-1347
E-Mail (IFF)
E-Mail (Fraunhofer IPA)

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 ist im Zeitraum vom 01. März 2017 – 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. 

 

Kontakt
M.Sc. Jonathan Eckstein
Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Abteilung Mensch-Technik-Interaktion
Tel: +49 711 970-3644
E-Mail (IFF)
E-Mail (Fraunhofer IPA)

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Dr. med.

Urs Schneider

Abteilungsleiter Mensch-Technik-Interaktion