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DHBW Karlsruhe – Robot and Human Motion Lab

Arbeitsschwerpunkte im Robot and Motion Lab

Im Robot and Human Motion Lab, kurz RaHM-Lab, beschäftigen wir uns mit verschiedensten Methoden für mobile und stationäre Robotersysteme. Insbesondere wird der Frage zur effizienten Zusammenarbeit zwischen diesen Systemen und dem Menschen (Mensch-Roboter-Kollaborationen) nachgegangen. Dies beinhaltet die Arbeit an neuen Konzepten inklusiv Proof of Concept sowie die Entwicklung von Prototypen bis hin zur Validierung in kooperativer Forschung zwischen Hochschule und Industrie. Dazu bewegen wir uns in den folgenden Kompetenzbereichen:

  • Entwicklung mobiler Robotersysteme für Innen- sowie Aussenbereiche und Spezialanwendungen
  • Mobile Manipulation in Haushalt und Industrie
  • Autonome mobile Systeme
  • Kollaborative Robotersysteme
  • Human-Machine-Interface (Mensch-Maschine-Schnittstelle)
  • Optische Marker-basierte 3D-Bewegungsanalysen
  • 2D-/3D-Sensordatenanalysen
  • 3D Objektvermessung und Modellierung
  • Sensordatenfusion (z.B. Kalmanfilter für Inertialsensorik)
  • Deep Neural Networks (z.B. zur Erkennung von Anomalien)
  • KI-basierte Roboter Kalibrationen
  • Messtechnische Bestimmung von Denavit-Hartenberg Parametern
Empfohlene Produkte

Die kompakten Vero-Kameras gibt es als 2.2 MP und 1.3 MP Variante. Dank Vario-Objektiv und Sensor im 2:1 Format (Vero 2.2), lassen sich diese Kameras sehr vielseitig einsetzen und jederzeit flexibel an verschiedene Aufnahmevolumen/Räume anpassen. Einzigartig ist auch das Preis-Leistungs-Verhältnis der Vero-Serie.

Die Optima Kraftmessplatte ist das aktuelle Topprodukt unter den AMTI Kraftmessplatten. Die patentierte Kalibrations-Technologie garantiert eine hohe Genauigkeit über der gesamten Plattformoberfläche und geht somit den nächsten Schritt in der biomechanischen und ganganalytischen Kraftmessung.

Vicon Tracker ist mit dem Hauptziel entwickelt worden, so schnell wie möglich rigide Objekte zu tracken und deren Positionen und Ausrichtungen an andere Software weiterzuleiten. Deswegen ist die Latenzzeit sehr kurz – bis zu 2.5 ms. Tracker überzeugt auch mit ihrem Algorithmus, der ein Object sogar nur mit einer Kamera weiter tracken kann, was das Trackingvolumen für einen bestimmten Kamera-Aufbau maximiert.

Bewegungsanalyse Labor für Mensch-Roboter-Kollaborationen

Zur Bewegungsanalyse von Menschen und Robotern, insbesondere in kollaborativen Anwendungen, bietet sich ein Marker-basiertes optisches System aufgrund seiner hohen Flexibilität an. Im Kontext der Robotik eingesetzte Laser-Scanner erreichen zwar grundsätzlich höhere Genauigkeiten, jedoch erlauben sie keine zeitgleiche Messung der Posen mehrerer Robotersegmente oder des Menschen. Aus diesem Grund entschieden wir uns für ein 11-Kamera-Vicon-Vero System zur Bewegungserfassung sowie zwei Kraftmessplatten zur Erhebung von Bodenreaktionskräften und Centre of Pressures.

Aufgrund der Reduktion des Beobachtungsvolumens auf wenige Kubikmeter können die retroreflektiven Marker in statischen Posen auf wenige 1/100mm genau getrackt werden. Das ermöglicht uns die kinematischen Daten zur Kalibration des Roboters selbst zu erfassen. Zur Ergänzung messen Kraftmessplatten die Stehposition des Werkers in einem kollaborativen Szenario mit dem Roboter. Diese Platten werden zusätzlich zur Eichung der im Roboter integrierten Kraft-Moment-Sensoren verwendet. Nach einem einfachen Umbau sind wir auch in der Lage Gang- sowie Bewegungsanalysen der oberen Extremitäten nach dem HUX-Modell (Heidelberger Obere Extremitäten Modell) durchzuführen.

Die Bewegungsdaten werde hauptsächlich mit Vicon Tracker erfasst, da die Software ein robustes Streamen mit kleinen Latenzen der Posen von Marker-Clustern bietet. Zudem stellt die Software ein Qualitätsmass der bestimmten Posen zur Verfügung. Dies erleichtert die Automatisierung unter experimentell anspruchsvollen Bedingungen sehr.

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