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Abschluss- und Projektarbeiten / abgeschlossen

 

Design of a haptic manipulator for ankle joint motions

Haptic devices are used to investigate the interaction of the human and the environment by capturing biomechanical data (e.g. interaction forces, kinematics) and stimulating specific response behaviors (e.g. by mechanical perturbations). With the help of such devices neuromuscular reflex gain parameters can be identified to improve the performance of existing simulations and robotic devices.

In this Masterthesis, a haptic device is to be developed based on requirements. For this, product development techniques should be used to identify the most suitable concept. Parts should be dimensioned and ordered. Sensors and actuators should be integrated. The whole system is to implemented into a real-time environment which allows human-in-the-loop testing. Finally, the performance of the haptic device is to be evaluated based on experimental data from human subjects.

Tasks:

  • Systematic concept design
  • Dimensioning (CAD) and ordering of parts
  • Setup and integration of the mechanical and mechatronic parts
  • Implementation of a real-time control environment
  • Evaluation of haptic device

Untersuchung der Körperschemaintegration unter Einsatz eines Roboters für die Rubber Leg Illusion

In dieser Arbeit soll die Körperschemaintegration von künstlichen Gliedmaßen unter Einsatz eines Roboters für die Rubber Leg Illusion untersucht werden. Die Integration robotischer Gliedmaßen in das Körperschema ist ein aktueller Forschungsaspekt mit praktischer Relevanz in der Prothetik.

In dieser Arbeit soll der Einfluss des Abstandes zwischen Nutzer und Roboter untersucht werden. Ein experimentelles Studiendesign basierend auf einer existierenden Roboterhand soll selbstständig geplant, durchgeführt und statistisch ausgewertet werden.

Aufgaben:

  • Entwicklung eines geeigneten Testdesigns mit Hypothesen
  • Durchführung von Experimenten mit Testpersonen
  • Statistische Auswertung bezüglich subjektiven und objektiven Kriterien

Control of Biped Robot Locomotion on Uneven Terrain

Bachelorthesis

Previous research has shown that humans walking on uneven ground tend to compensate for terrain by shifting work production to the hip while maintaining similar knee and ankle dynamics. In addition, locomotion on uneven terrain is energetically more expensive than on level ground, with the shift in joint dynamics being a major contributor to increased energetic cost. The main purpose of the proposed project is to explore the stabilizing effects of hip control on walking. This exploration will be conducted through simulation and by implementing modified controllers on a simple bipedal robot.

Tasks:

  • Evaluate the orbital stability of a simplified bipedal model walking passively down a slope.
  • Evaluate the orbital stability of a full model walking on level ground with knee and hip controllers.
  • Evaluate the impact of uneven terrain on stability based on the height of the obstacles.
  • Implement the tested controllers on the Fox bipedal robot to validate simulation results.

Die relative Bedeutung von Bewegung und haptischem Feedback für das Embodiment einer Roboterhand

Bachelorthesis

In dieser Arbeit sollen am Institut für Psychologie die relativen Einflüsse von Bewegung und haptischem Feedback für das Embodiment einer Roboterhand untersucht werden.

Die Integration robotischer Gliedmaßen in das Körperschema ist ein aktueller Forschungsaspekt mit praktischer Relevanz in der Prothetik. In dieser Arbeit soll der Einfluss der Synchronität von Bewegungen und haptischem Feedback des Roboters an die Nutzer untersucht werden. Ein experimentelles Studiendesign basierend auf einer existierenden Roboterhand soll selbstständig geplant, durchgeführt und statistisch ausgewertet werden.

Aufgaben:

  • Entwicklung eines geeigneten Testdesigns mit Hypothesen
  • Durchführung von Experimenten mit Testpersonen
  • Statistische Auswertung bezüglich subjektiven und objektiven Kriterien

Einfluss von Systemeigenschaften auf die Körperschema-Integration eines Exoskeletts für die unteren Gliedmaßen

Das KIT-EXO-1 des H²T
Das KIT-EXO-1 des H²T

Masterarbeit

Anziehbare und körpernahe Robotertechnologien, wie Exoskelette, Orthesen und Prothesen stellen ein zukunftsweisendes Forschungsthema dar, die beispielsweise motorische und sensorische Fähigkeiten des Menschen erweitern. Die Aufnahme in das Körperschema des Benutzers ist dabei ein wesentlicher Faktor für ein intuitiv zu bedienendes und komfortables System. Am Lehrstuhl für Hochperformante Humanoide Technologien (H²T) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) wird ein Exoskelett zur Augmentation der unteren Extremitäten (KIT-EXO-1, siehe Abb.) entwickelt und in Experimenten erprobt. Das IMS der TU Darmstadt beschäftigt sich mit der Integration von technischen Systemen in das Körperschema eines Menschen.

Die ausgeschriebene Arbeit wird im Rahmen der Zusammenarbeit von H²T und IMS durchgeführt und beschäftigt sich mit der Entwicklung und Evaluation eines Feedback-Konzeptes für die Mensch-Exoskelett-Interaktion. Das H²T unterstützt die technische Umsetzung in Hinblick auf die Experimente und am IMS werden die nutzerorientierten Fragestellungen bearbeitet.

Aufgaben:

  • Auswahl geeigneter Feedback-Konzepte für die Mensch-Exoskelett-Interaktion
  • Entwicklung der für die Studie benötigten Komponenten
  • Entwurf einer experimentellen Benutzerstudie zur Bewertung der Integration des KIT-EXO-1 Exoskeletts in das Körperschema des Benutzers
  • Durchführung und Evaluation der Studie

Erfassung von Einflussgrößen auf den Schaftkomfort bei Oberschenkelamputierten

Bildquelle: www.buchli.ch
Bildquelle: www.buchli.ch

Forschungsprojekt FB03

Im Rahmen des Forschungspraxismoduls “Projektarbeit und Prozessanalyse” des Instituts für Psychologie soll im Wintersemester 16/17 untersucht werden, welche psychologischen, bewegungsphysiologischen und technischen Faktoren einen Einfluss auf den Tragekomfort von Oberschenkelprothesen und somit einen Einfluss auf die Zufriedenheit der Amputierten haben. Zusammenhänge der einzelnen Faktoren sollen analysiert werden und mögliche Implikationen für eine verbesserte Schaftanpassung abgeleitet werden.

Mögliche Arbeitsaufgaben:

  • Fragebogenentwicklung und Evaluierung
  • Patientenbefragung
  • Statistische Auswertung

Konzeptionierung und Umsetzung eines individualisierbaren 3D-Modells zur Abbildung der Geometrie von Oberschenkelstümpfen

Bachelorarbeit

Zur Quantifizierung von Schaftsystemen sind Untersuchungen der biomechanischen Wechselwirkung zwischen Stumpf und Schaft notwendig. Im Rahmen dieser Bachelorarbeit soll ein individualisierbares Geometriemodell entwickelt werden, welches durch manuelle Maßabnahmen des Stumpfes durch einen Orthopädietechniker auf den Patienten angepasst werden kann.

Bildquelle: www.ortema.de
Bildquelle: www.ortema.de

Aufgabenbestandteile:

  • Literaturrecherche und Einarbeitung in die Thematik
  • Ausarbeitung von Konzepten zur Kategorisierung und Parametrierung von Oberschenkelstümpfen
  • Umsetzung von einem individualisierbaren Geometrie-Modell in CAD auf verfügbarer Datenbasis
  • Evaluierung der Güte und Grenzen des umgesetzten Modells

Entwicklung eines Verfahrens für das optimierte Mapping eines Modells der Stumpf-Schaft-Schnittstelle

Master Thesis

Die Stumpf-Schaft-Schnittstelle als Bindeglied zwischen Mensch und technischem System hat einen großen Einfluss auf die Zufriedenheit des Nutzers und dessen Mobilität. Zur Untersuchung der biomechanischen Wechselwirkung werden in einem interdisziplinären Projekt Teilmodelle dieser Schnittstelle entwickelt. Im Rahmen dieser Arbeit soll das Potential einer Methode für das Mapping von 3D-Modellen der Stumpf-Schaft-Schnittstelle analysiert werden.

Aufgabenbestandteile:

  • Identifikation von Modellen zur Abbildung der Stumpf-Schaft-Schnittstelle
  • Untersuchung verschiedener Optimierungsansätze zur lokalen Positionierung der Modelle zur Abbildung der Interaktionsdynamik
  • Evaluierung der Mapping Methode anhand von Referenzdaten
  • Dazu müssen zunächst geeignete Modellstrukturen identifiziert und auf ihre Eignung untersucht werden. In einem weiteren Schritt wird die automatische Positionierung dieser Modelle zur Abbildung lokaler Interaktionsdynamiken implementiert. Dabei sollen verschiedene Optimierungsansätze angewendet und verglichen werden. Die Evaluierung dieser Mapping Methode soll anhand von Referenzdaten erfolgen.

Konzeptionierung und Umsetzung von konfektionierbaren 3D-Modellen von Oberschenkelstumpf und Prothesenschaft

Masterthesis, Advanced Design Project (ADP), Advanced Research Project (ARP)

Die Stumpf-Schaft-Schnittstelle als Bindeglied zwischen Mensch und technischem System hat einen großen Einfluss auf die Zufriedenheit des Nutzers und dessen Mobilität. Zur Untersuchung der biomechanischen Wechselwirkung werden in einem interdisziplinären Projekt Teilmodelle dieser Schnittstelle entwickelt.

Im Rahmen dieser Arbeit sollen geometrische 3D-Modelle entwickelt werden. Dabei sind sowohl ein Oberschenkelstumpfmodell als auch ein Prothesenschaftmodell notwendig. Aufgrund der individuellen Ausprägungen von Beinstumpf und Prothesenschaft ist bei der Modellierung auf Konfektionierbarkeit zu achten. Des Weiteren wäre die Integration unterschiedlicher Kopplungssysteme in der Modellierung interessant. In Abhängigkeit der CP-Anzahl sind folgende Aufgabenbestandteile denkbar:

  • Literaturrecherche zu Schaft-Versorgungskonzepten und zur Kategorisierung/Parametrierbarkeit von Oberschenkelstümpfen
  • Analyse verschiedener Software-Implementierungsmöglichkeiten
  • Aufbau von konfektionierbaren Modellen
  • Evaluierung der entwickelten Modelle
 

Systematische Evaluierung eines Funktionsmusters zur Erfassung der Relativbewegung zwischen Beinstumpf und Prothesenschaft

Bachelor Thesis, ADP/ARP

Im Rahmen eines Projekts oder einer Abschlussarbeit soll ein bestehendes Funktionsmuster zur Erfassung der Relativbewegung zwischen Beinstumpf und Prothesenschaft systematisch und experimentell evaluiert und gegebenenfalls erweitert werden.

Die Stumpf-Schaft-Schnittstelle als Bindeglied zwischen Mensch und technischem System hat einen großen Einfluss auf die Zufriedenheit des Nutzers und dessen Mobilität. Zur Untersuchung der biomechanischen Wechselwirkung wird ein Sensor zur Erfassung der Relativbewegung zwischen Beinstumpf und Prothesenschaft entwickelt. Es existiert bereits ein Funktionsmuster, dessen Eignung für die Messaufgabe systematisch evaluiert werden soll.

Aufgabenbestandteile:

  • Literaturrecherche über mögliche Einflussfaktoren
  • Definition und Design sinnvoller Testszenarien
  • Durchführung und Auswertung von einzelnen Tests

Identifikation der Wechselwirkungen von Mensch und Prothese anhand eines neuromuskulären Gangmodells

Bachelor Thesis

Im Rahmen einer Bachelorarbeit soll der Einfluss einer Prothese auf den menschlichen Gang simulativ untersucht und anhand von energetischen Kenngrößen bewertet werden.

Die Beinprothetik hat sich in den letzten Jahrzehnten rasant entwickelt. Trotzdem gehen Menschen mit Amputation auch mit modernen Beinprothesen im Vergleich langsamer und müssen dafür deutlich mehr Energie aufwenden als Menschen ohne Amputation. Zur Untersuchung der dabei zu Grunde liegenden Mechanismen soll ein neuromuskuläres Gangmodell (Matlab Simulink/ Simscape) verwendet werden

Aufgabenbestandteile:

  • Einarbeitung in das vorliegende neuromuskuläre Modell
  • Anpassung des neuromuskulären Gangmodells auf das Anwendungsszenario mit Fokus auf einem vereinfachten Interaktionsmodell von Mensch (Stumpf) und Technik (Schaft)
  • Vergleich und Validierung des weiterentwickelten Modells mit einem experimentellen Daten (Daten liegen vor)
  • Bewertung der Körperschwerpunkts- und Schwungmassenbewegung in Abhängigkeit der Ganggeschwindigkeit und Parametern der Stumpf-Schaft-Interaktion anhand von energetischen Kenngrößen

Experimentelle Evaluierung einer aktiven Fußprothese

Bachelor Thesis, ADP/ARP

In Zusammenarbeit mit dem Institut für Sportwissenschaften soll im Rahmen einer Abschlussarbeit oder eines Projekts der Mehrwert einer aktiven Fußprothese untersucht werden.

Um Messungen mittels Nicht-Amputierten durchführen zu können, steht ein bestehendes Bypass-Adaptersystem zur Verfügung. Mit Hilfe dessen soll der Mehrwert einer aktiven Fußprothese experimentell untersucht werden. Mit einem geeigneten Versuchsdesign werden metabolische Kosten sowie weitere Parameter der Ganganalyse erfasst. In der Datenauswertung werden aus den erhobenen Messdaten Merkmale wie Momente, Leistung und Arbeit berechnet und zur Evaluierung des Mehrwerts und der Effizienz der aktiven Fußprothese herangezogen.

Aufgabenbestandteile:

  • Planung und Durchführung von Vergleichsmessungen zur Performance der aktiven Fußprothese
  • Auswertung der Messergebnisse
  • Evaluierung des Mehrwerts und der Effizienz der aktiven Fußprothese

Learning control for a Bipedal Robot

Integrated Project (FB20)

This project aims at developing a learning controller for a bipedal robot that imitates human walking. The robot is interesting for different research fields like mechatronics, machine learning, and biomechanics. Hence, the project is supervised by experts from those fields.

Tasks:

  • Improvement and extension of existing controllers to achieve stable walking
  • Application of machine learning methods for walking

Untersuchung und ergonomische Gestaltung von Nutzerschnittstellen und Virtueller Realität

Arbeitsgestaltung (FB03), Studium Generale (FB16)

Im Rahmen des interdisziplinären Projekts „Arbeitsgestaltung“ soll im Sommersemester 2016 untersucht werden, welche Rolle Human Factors im Bereich der virtuellen Realität (VR), der Computersteuerung und der damit zusammenhängenden Technikentwicklung spielen. Die Bearbeitung erfolgt durch ein Team von Masterstudierenden, das durch Experten aus Psychologie und Maschinenbau betreut wird.

In diesem Projekt sollen dazu Experimente zur Bedienung von Software mit dem Leap Motion Controller in einer VR-Umgebung durchgeführt werden. Mögliche Untersuchungsaspekte liegen in den Bereichen:

  • Erleben der VR
  • Körperschemaintegration in VR
  • Auswirkungen auf die ergonomische Gestaltung

Nutzung von Expertenwissen bei der Anpassung von Beinprothesenschäften

© 2015 by RehaScout GmbH
© 2015 by RehaScout GmbH

Im Rahmen des Forschungspraxismoduls “Projektarbeit und Prozessanalyse” des Instituts für Psychologie soll im Wintersemester 15/16 untersucht werden, wie man für eine optimale Anpassung von Beinprothesen bei Oberschenkelamputierten sowohl das Wissen der Orthopädiemechaniker als auch das Schmerzempfinden und den Tragekomfort der Prothesenträger nutzbar machen kann.

Eigene Fragebögen sollen entwickelt werden und an Mechanikern und Patienten ansässiger Orthopädiehäuser evaluiert werden:

  • Fragebogendesign
  • Evaluation
  • Praktische Empfehlungen für eine automatisierte Anpassung

Entwicklung eines biomechanischen Modells der Stumpf-Schaft-Interaktion bei Beinprothesen

Bachelor Thesis, Master Thesis

In Zusammenarbeit mit dem Institut für Sportwissenschaften sollen im Rahmen einer Abschlussarbeit verschiedene Modelle zur Untersuchung der Beeinflussung des Gangbilds durch die Stumpf-Schaft-Schnittstelle aufgebaut werden.

Ausgehend von einem Elementar-Gangmodell wird das Schnittstellenverhalten mittels des Ansatzes der experimentellen Modellbildung abgebildet und in das Gangmodell integriert. Zur Identifikation des Schnittstellenverhaltens und der Evaluierung des entwickelten Modells stehen dreidimensionale Messdaten zur Verfügung.

Je nach CP Anzahl sind folgende Aufgabenbestandteile denkbar:

  • Aufbau eines Elementar-Gangmodells
  • Modellierung des Verhaltens der Stumpf-Schaft-Schnittstelle auf Basis von vorhandenen Referenzdaten
  • Erweiterung des Gangmodells um Stumpf-Schaft-Schnittstelle
  • Evaluierung und ggfs. Modifikation des Gesamt-Modells
  • Untersuchung des Einflusses der Stumpf-Schaft-Schnittstelle auf die Gangdynamik

Experimentelle Evaluierung einer aktiven Fußprothese

In Zusammenarbeit mit dem Institut für Sportwissenschaften soll im Rahmen einer Abschlussarbeit oder eines Projekts der Mehrwert einer aktiven Fußprothese untersucht werden.

Um Messungen mittels Nicht-Amputierten durchführen zu können, wird ein bestehendes Bypass-Adaptersystem auf die Geometrie der aktiven Fußprothese angepasst und optimiert. Die aktive Fußprothese kann mit verschiedenen Carbonfedern ausgestattet werden, deren Steifigkeit experimentell ermittelt werden muss. Nach der Implementierung der Carbonsteifigkeiten in die Steuerungssoftware des aktiven Fußes kann schlussendlich die Evaluierung des Mehrwerts der aktiven Fußprothese anhand von Messungen erfolgen.

Je nach CP Anzahl und persönlichem Interesse sind folgende Aufgabenbestandteile denkbar:

  • Anpassung und Optimierung des Bypass-Adaptersystems
  • Experimentelle Ermittlung der Steifigkeiten verschiedener Carbonfedern
  • Integration der Carbonfeder-Steifigkeitswerte in Steuerungssoftware der aktiven Fußprothese
  • Durchführung von Vergleichsmessungen zur Performance der aktiven Fußprothese und Evaluierung der Ergebnisse

Control and Learning for a Bipedal Robot

This project aims at control and learning for a bipedal robot that imitates human walking and is thus interesting for different research fields like mechatronics, machine learning, and biomechanics. Hence, the project is supervised by experts from those fields.

Tasks:

  • Hand-design of controllers for walking
  • Application of machine learning methods for walking

Human Factors in der Teleoperation des humanoiden Roboters iCub

Im Rahmen des interdisziplinären Projekts „Produktgestaltung“ soll im Wintersemester 2015/2016 untersucht werden, welche Rolle Human Factors (z. B. die Körperschemaintegration) im Bereich Telerobotik und deren Entwicklung spielen. Die Bearbeitung erfolgt durch ein Team von Masterstudierenden, das durch Experten aus Psychologie, Informatik und Maschinenbau betreut wird.

In diesem Projekt sollen dazu Experimente zur Teleoperation des humanoiden Roboter iCub durchgeführt werden. Durch die Verwendung einer Virtual Reality Brille und die Erfassung der Nutzerbewegung bekommen die Probanden die Möglichkeit, sich in den Roboter hineinzuversetzen. Mögliche Untersuchungsaspekte liegen in den Bereichen:

  • Körperschemaintegration über eine Distanz
  • Qualität der Durchführung von alltäglichen Aufgaben
  • Auswirkungen auf die Produktgestaltung

Developing a Gait Analysis System based on the Wii Balance Board and Microsoft Kinect

Bachelor-Thesis, Master Thesis

This project aims at the implementation of an algorithm for gait analysis using the Wii Balance Board and the Microsoft Kinect. While existing methods rely on expensive hardware, recent availability of cheaper quality sensors opens up new avenues for affordable DIY setups.

The goal of this thesis is to develop the necessary software for such a setup and to evaluate it against existing hardware. In this thesis, the necessary software for interfacing with the Balance Board and the Kinect should be implemented. Algorithms for interpreting the resulting data streams, e.g., based on machine learning methods, should be developed. The resulting setup should be evaluated against existing hardware.

Tasks:

  • Interfacing Balance Board and Kinect with Matlab (prior work exists).
  • Developing Task Appropriate Signal Processing Algorithms.
  • Comparison to Existing Setups.

Parameteridentifikation von Muskelreflexmodellen

ADP/ARP

The aim of this Advanced Design Project is to identify necessary reflex parameters and investigate their contribution by a muscle reflex model. Based on experiments on humans, muscle reflex parameters will be identified and used for a simulation of the measured motion. By comparing experiments and simulation one can evaluate the model quality.

Tasks:

  • Setup design, planning and execution of an experimental investigation
  • Processing and analysis of the measured data
  • Design and adjustments of a muscle model and simulation
  • Identification of muscle reflex model parameters to describe sensomotoric reflex loops
  • Evaluation of the model quality by comparing of experiment and simulation

Körperschemaintegration als Aspekt der Arbeitsgestaltung

Im Rahmen des interdisziplinären Projekts „Arbeitsgestaltung“ soll im Sommersemester 2015 untersucht werden, wie Körperschemaintegration (KSI) im Bereich der Arbeitsgestaltung berücksichtigt werden kann (z. B. für die bessere Zusammenarbeit mit einer dritten, robotischen Hand in der Montage). Das Thema soll durch ein Team von Masterstudierenden der Psychologie und des Maschinenbaus bearbeitet werden.

In diesem Projekt sollen dazu Experimente mit einer robotischen Hand durchgeführt werden, die über einen Sensorhandschuh aufgenommene menschliche Bewegungen nachahmt. Mögliche Untersuchungsaspekte liegen in den Bereichen:

  • Evaluierung von physiologischen Daten zur Bewertung der KSI
  • Beeinflussung/Verstärkung der KSI durch Feedback
  • Auswirkungen auf die Arbeitsgestaltung (z.B. dritte Hand)

SKCC – Small-Keyboard Computer Control

Im Rahmen eines Projektes oder einer Abschlussarbeit im Bereich Mensch-Mechatronik Synergie soll ein Prototyp eines Eingabegeräts entwickelt und aufgebaut werden, welches Tastatur und Maus in einem einzigen kompakten Tastenpad vereint. Dazu soll zum einen das bestehende System um ein Display erweitert und zum anderen die Ergonomie und Haptik verbessert werden. Für das zu entwickelnde System stehen die Software OnScreenDualScribe und Galileo boards zur Verfügung.

Nach Absprache ergeben sich folgende Aufgabenbestandteile

  • Entwicklung verschiedener Konzepte zur Realisierung des Eingabemediums
  • Ausarbeitung eines finalen Konzepts
  • Umsetzung des Konzepts in einem Prototyp

Implementation and improvement of the bipedal walking robot „Fox“

This project aims at the implementation of an improved version of the existing „Fox“-robot (see Figure). This robot imitates human walking and is thus interesting for different research fields like mechatronics, machine learning, and biomechanics.

In this ADP, the improved version is to be developed based on the previous design. Parts should be dimensioned and ordered. A CAD-model and technical drawings for manufacturing have to be prepared. After manufacturing, the robot is to be set up and the basic walking functionality has to be shown.

Tasks:

  • Improvement of the existing „Fox“-robot design
  • Dimensioning and ordering of parts
  • CAD-model and technical drawings
  • Setup of the robot and first trials

Research seminar „Mechatronic Systems“ on „Biomechanics and Assistive Devices“

The students participating this research seminar will research topics related to biomechanics of human movement and assistive devices. A lecture part (Monday, Feb 9th, 10:00 – 12:00 and 16:00 – 18:00) will give them fundamental knowledge about:

  • Introduction to biomechanics of human movement
  • Application of multibody dynamics to the analysis of human movement
  • Optimization & muscle synergy approaches to study muscle redundancy
  • Design of assistive devices for gait pathologies

The students are asked to develop topics that they want to research and discuss those with the lecturer (Tuesday, Feb 10th, 16:00 – 18:00). After a first research, they present their preliminary results (Friday, Feb 13th, 9:00 – 11:00). This part is held by Dr. Font Llagunes, Biomechanical Engineering Group, Universitat Politècnica de Catalunya.

In the second part, the students will finalize their research until the mid of April, submit their reports, give their final presentations, and discuss their results. This part is supervised by Dr. Beckerle, IMS, FB16, TU Darmstadt.

Untersuchung und Gestaltung virtueller Räume und Bewegung mit der Oculus Rift (FAI, SIM)

In diesem Projekt soll untersucht werden, welche psychologischen und technischen Entwurfsfaktoren und Randbedingungen bei der Gestaltung von virtuellen Räumen und Bewegungen zu beachten sind und wie sich diese auf das jeweilige simulierte Szenario auswirken. Die hier betrachteten Szenarien sind ein virtueller Fahrsimulator, der eine gradlinige Beschleunigung in einem Automobil nachstellt und eine Gangsimulation, die alltägliche Laufbewegungen mit einer virtuellen Prothese nachbildet. Als technische Plattformen sollen beispielhaft die erste und zweite Entwicklerversion des Head-Mounted Displays Oculus Rift verwendet und verglichen werden. Das Ziel des Projektes ist die Identifikation von relevanten Entwurfsfaktoren und Randbedingungen sowie die planerische Konzeption und erste technische Umsetzungen von Laborversuchen, in denen die identifizierten Faktoren mit Probanden näher untersucht und evaluiert werden können. Das Projekt wird gemeinschaftlich von Studierenden der Psychologie und der Informatik bearbeitet.

Körperschemaintegration als Aspekt der Produktgestaltung von Prothesen (IMS, FAI)

Produktgestaltung (FB03), Studium Generale (FB16)

Im Rahmen des interdisziplinären Projekts „Produktgestaltung“ soll im Wintersemester 2014/15 die untersucht werden, wie durch geeignete Produktgestaltung eine Körperschemaintegration (KSI) von Prothesen erreicht werden kann. Das Thema soll durch ein Team von Masterstudierenden der Psychologie und des Maschinenbaus bearbeitet werden.

In diesem Projekt sollen dazu Experimente mit einer robotischen Hand durchgeführt werden, die über einen Sensorhandschuh aufgenommene menschliche Bewegungen nachahmt. Mögliche Untersuchungsaspekte liegen in den Bereichen:

  • Evaluierung der Hautleitwertsmessung im Handschuh und von Zusammenhängen zur KSI
  • Beurteilung der Körperteiltemperatur während der KSI-Experimente
  • Untersuchung des Einflusses von haptischem Feedback auf die KSI

Seminar 3M (LL, IAS mit exteren Partnern)

Vom 22.05. bis 24.05 findet das zweite gemeinsame Seminar „Motions in Man and Machine“ (3M) unter der Mitwirkung von Prof. Dr. Andre Seyfarth (Institut für Sportwissenschaft, TU Darmstadt), Prof. Dr. Jan Peters (Institut für Intelligente Autonome Systeme, TU Darmstadt), Dr. Tamim Asfour (Humanoide Robotik, KIT Karlsruhe) und Jun.-Prof. Dr. Syn Schmitt (Institut für Sport- und Bewegungswissenschaft, Universität Stuttgart) statt.

Sie finden hier die Agenda des Seminars und hier eine vorläufige thematische Übersicht.

ADP Aufbau und Erweiterung einer robotischen Hand zur Untersuchung der Körperschemaintegration (IMS, FAI, SIM)

In diesem ADP soll eine bereits entwickelte robotische Hand aufgebaut und erweitert werden (siehe Abbildung). Über einen Sensorhandschuh werden die Bewegungen des Menschen aufgenommen und durch die Roboterhand nachgeahmt. Die Konstruktion basiert auf 3D-Druck, Modellbaumotoren und -sensoren. Die Arbeit erfolgt ggf. mit Studierenden der Informatik und Psychologie.

Die Aufgabenstellung finden Sie hier.

Gamification in der Reha (FAI, KOM)

Studierende der Psychologie und der Elektrotechnik entwickeln ein bestehendes Programm BalanceFit weiter. Sie beschäftigen sich mit den Auswirkungen von Leveldesign auf Aktivität, Motivation und muskuläre Anstrengung.

Hierbei identifizieren sie Anforderungen, die mit der Gestaltung von Labyrinthen mit Hindernissen an Spieler gestellt werden und ermitteln welche Gestaltungsaspekte sich auf muskuläre Anstrengung und Aktivität auswirken.

In der Reha werden Ansätze der Gamification genutzt, um regelmäßige Bewegungsübungen angelehnt an Computer Spiele zu gestalten und so Patienten langfristig zu ihren Übungen zu motivieren und ihren Ehrgeiz zu wecken sich selbst zu fordern.

Die so entwickelte Technik soll Patienten z.B. nach Herzattacken, Schlaganfällen, Unfällen oder längerer Mobilitätseinschränkung helfen langsam wieder alltägliche Bewegungen zu lernen, ihre Muskeln zu stärken und letztendlich wieder möglichst aktiv ihren Alltag zu bewältigen.

Beschleunigungswahrnehmung (IMS, FAI)

Studierende des Maschinenbaus und der Psychologie entwickeln Konzepte für Prüfstände, in denen Beschleunigung und Vibration in Kfz unterschiedlicher Bauart simuliert werden können. Dabei werden unter anderem akustische, optische und haptische Sinneswahrnehmungen berücksichtigt.

Das Ziel ist Fahrtmodi, wie „Eco“ oder „Sportlich“ zu optimieren, um Endverbrauchern ein optimales Fahrerlebnis zu verschaffen. Dabei sollen verschiedene Zielgruppen berücksichtigt und untersucht werden, um ihre Reaktionen auf variierende Fahreigenschaften von Fahrzeugen zu erfassen.

Die Aufgabenstellung finden Sie hier.