Germany – Experimental development services – Entwicklung einer Entwicklungs- und Bewertungsumgebung für Systeme mit dem Menschen im Leistungsfluss samt notwendiger Grundlagen wie Methoden und Modelle

Das Projekt EVO-MTI will den besonderen Herausforderungen der reproduzierbaren Abbildung des Menschen und dessen Heterogenität sowie der Modellierung, Gestaltung und Bewertung physischer Unterstützungssysteme bei direkter Kopplung mit dem Menschen begegnen. Die HSU beabsichtigt, ein innovatives und digitales Werkzeug (technische Umgebung) zu entwickeln, das die menschlichen Fähigkeiten nachempfindet, eine mechanisch-dynamische Wechselwirkung zwischen Mensch und technischem Produkt inklusive einer realitätsnahen Nachbildung von Anwendungsszenarien beinhaltet und dabei neben ergonomischen Aspekten auch dynamische und biomechanische Eigenschaften und Leistungskennwerte von Mensch und Technik berücksichtigt und abbildet. Der Auftragnehmer soll im Rahmen des Projekts EVO-MTI an seine bisherigen Leistungen anknüpfen und folgende Leistungen erbringen: Arbeitspaket 1 - Steigerung der Robustheit der Roboterumgebung: Verbesserung der technischen Leistungsfähigkeit der Roboterumgebung, sodass im Ergebnis natürlicher menschlicher Bewegung (bspw. Schulterarmwinkelbeschleunigung >300°/sek2) gefolgt und kontrollierte Kräfte auf den menschlichen Körper (bspw. Kompensation der Gravitationskraft < 50 N) induziert werden kann. Im Rahmen des AP 1 sollen/soll • verschiedene Ansätze zur Positionserkennung (z.B. kamerabasiertes Motion-Capture System) verfolgt, analysiert und bewertet werden; • die entwickelte Überlagerung von Kraft-, Orientierungs- und Positionsbefehlen (techn. Simulation der Interaktionskräfte) weiter abgestimmt, verfeinert und optimiert werden; • die Kommutation über Schnittstellen zur Steigerung des dynamischen Ansprechverhaltens der Roboterumgebung optimiert werden, indem Informationen für standardisierte Schnittstellen aufgearbeitet und mit Hilfe dieser zielgerichtet übermittelt werden sollen. Arbeitspaket 2 - Steigerung der Gebrauchstauglichkeit der Roboterumgebung: Dieses Arbeitspaket adressiert die geplante Anwendung der Roboterumgebung, wonach die sichere Simulation von Exoskeletten unkompliziert und schnell mit einem breiten Publikum in unterschiedlichen Anwendungsszenarien möglich sein soll. Im Rahmen des AP 2 sollen/soll • die Roboterumgebung an unterschiedlichen Testpersonen (u.a. 160 cm < Körpergröße < 190 cm) und Tätigkeiten (u.a. Überkopfschrauben, Kiste heben) getestet werden. Im Rahmen dieser Tests soll eine (semi-)automatische Registrierung der vorliegenden Unterstützungssituation mit individueller Kalibrierung der Roboterumgebung erfolgen; • einzelne Exoskeletteigenschaften isoliert simuliert und in Klassen parametrisiert werden; • drei Roboter, zur ganzheitlichen Simulation von Exoskeletten, aufeinander abgestimmt werden. Auch sollen ggf. Empfehlungen zur optimalen Anordnung und Positionierung der einzelnen Roboter erarbeitet sowie ggf. weitere Sicherheitsspezifikationen abgeleitet und implementiert werden. Arbeitspaket 3 - Multimodale Datenerfassung: Entwicklung einer Schnittstelle zur multimodalen Erfassung von Befehls-, Zustands- und Prozessdaten während der Anwendung der robotergestützten Gestaltungs- und Testumgebung. Die erhobenen Daten sollen in einer Datenbank gespeichert werden und stellen die Grundlage zur Offline-Analyse (nachgelagert) und Online-Überwachung (zeitgleich). Die Daten können für weitere Elemente (z.B. VR-Umgebung) und datengestützte Anlern- und Optimierungsansätze genutzt werden. Arbeitspaket 4 - Systembedienung: Erarbeitung einer übersichtlichen Tablet-Bedienung, um die Roboterumgebung einem breiteren Anwenderfeld in einem Demonstrationsmodus zugänglich zu machen. Arbeitspaket 5 – Validierung der Roboterumgebung: Hardware- und softwaretechnische Validierung und Dokumentation der Roboterumgebung.