(OTW Orthopädietechnik Winkler) 10/11. Oktober 2017 Lemgo.
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- Heini Krüger
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1 Session: X Modellbasierte Verträglichkeitsanalyse der Interaktion des menschlichen Körpers mit kraftassistierenden Unterstützungssystemen itsowl-tt-moveit (OTW Orthopädietechnik Winkler) 10/11. Oktober 2017 Lemgo
2 Agenda Einführung Zielsetzung Resümee und Ausblick it s OWL Clustermanagement GmbH
3 Einführung O.T.W. Orthopädietechnik Winkler Produkte: Prothetik Orthetik Dysmelieversorgung Gehschultraining Foto Fraunhofer IPK/IZM Foto Robert Bosch GmbH Aktuelle Entwicklungen: Aktive Prothesen und Orthesen Innovative Kontroll- und Steuerelemente sowie rekuperative Energiespeicher Integration von EMG Oberflächenelektroden oder Drucksensoren in die mechanische Funktion EXO-Systeme it s OWL Clustermanagement GmbH
4 Einführung Forschungspartner Fraunhofer Entwurfstechnik Mechatronik Start am 1.März 2011 als Projektgruppe des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnologie IPT, Aachen Eigenständig seit 1. Januar 2016 Derzeit 154 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter (Stand 2016) Heinz Nixdorf Institut Forschungszentrum der Universität Paderborn 1987 gegründet Derzeit 200 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter sowie 9 Professuren it s OWL Clustermanagement GmbH
5 Einführung Motivation/ Ausgangssituation für das Transferprojekt Ausgangsituation 33% aller Arbeitsausfälle in der EU => Muskulo - Skelettale Erkrankungen Hauptrisikofaktoren hohe Aktionskräfte ungünstige Körperhaltungen Krankheit und Alter Hilfsmittel kraftassistierende Unterstützungssysteme körpergetragene Exoskelette Problem komplexe mechatronische Systeme + komplexe biomechanische Systeme lange Entwicklungszeit Motivation ganzheitliche, disziplinübergreifende Entwurfsmethodik it s OWL Clustermanagement GmbH
6 Agenda Einführung Zielsetzung Resümee und Ausblick it s OWL Clustermanagement GmbH
7 Zielsetzung Modellbasierte Verträglichkeitsanalyse der Interaktion des menschlichen Körpers mit kraftassistierenden Unterstützungssystemen Handlungsbedarf Erarbeitung einer ganzheitlichen, disziplinübergreifenden Entwurfsmethodik für die Entwicklung von kraftassistierenden Unterstützungssystemen (Zusammenwirken von Biomechanik und Mechatronik). Zielsetzung an einem konkreten Beispiel mögliche Vorgehensmodelle der Entwurfsmethodik Aufzeigen Einführung moderner Entwicklungsmethoden bei der systematischer Auslegung eines konkreten Exosystem it s OWL Clustermanagement GmbH
8 Vorgehensweise Modellbasierte Verträglichkeitsanalyse der Interaktion des menschlichen Körpers mit kraftassistierenden Unterstützungssystemen VDI, Richtlinie 2206 Entwicklungsmethodik für mechatronische Systeme it s OWL Clustermanagement GmbH
9 Agenda Einführung Zielsetzung Resümee und Ausblick it s OWL Clustermanagement GmbH
10 Modellierung Teilsysteme Assistenzsystem 3.Arm Fa. CBT Trägerkonstruktion Schulter 2 (rev. joint) Schulter 3 (rev. joint) Ellbogen (rev. joint) Handgelenk@BOSCH Schulter 1 (rev. joint passiv) it s OWL Clustermanagement GmbH
11 Modellierung Teilsysteme Assistenzsystem 3.Arm Fa. CBT Systemverständnis Antriebsdimensionierung Machbarkeit prüfen Varianten vergleich Design und Optimierung Parameterstudie Dauerfestigkeit it s OWL Clustermanagement GmbH
12 Modellierung Teilsysteme Menschsystem Upper Extremity Bewegungsbereich Gelenke Sternoclavicular Shoulder Elbow Radioulnar Radiocarpal Belastung Gelenke Reaktionskräfte Reaktionsmomente it s OWL Clustermanagement GmbH
13 Modellierung Teilsysteme Menschsystem Input: Winkelvorgabe Output: Momente Schulter Output: Hand Haltekraft Ellbogen Reaktionskraft it s OWL Clustermanagement GmbH
14 Modellierung Gesamtsystem Mensch + Assistenzsystem 3.Arm Mensch 3.Arm Mensch + 3.Arm + = Massen Trägerkonstruktion 2,3 kg PowerTool kg it s OWL Clustermanagement GmbH
15 Modellierung Gesamtsystem Analyse Kinematische Kompatibilität zwischen Exoskelett und Mensch Bewegung von Exoskelett und Kollisionen mit dem menschlichen Körper Aktuator Bewegungsbereich Kontaktkräfte zwischen Exoskelett und Mensch Leistungsaufnahme und Spitzenleistung für Aktoren Spitzenkräfte / Momente in der Stellgliedern Vorhersage Reaktionskräfte Regelungskonzepte Verträglichkeitsanalyse Transfer Einsatzmöglichkeiten im Unternehmen Gelenkwinkelvorgabe Antriebsmomente 3.Arm it s OWL Clustermanagement GmbH
16 Modellierung Gesamtsystem FEM Analyse Verformungs- und Spannungsberechnungen der Konstruktion bei unterschiedlichen Bewegungsabläufen it s OWL Clustermanagement GmbH
17 Agenda Einführung Zielsetzung Resümee und Ausblick it s OWL Clustermanagement GmbH
18 Resümee und Ausblick Resümee Ist-Analyse und Anforderungen an die Interaktion des menschlichen Körpers mit kraftassistierenden Unterstützungssystemen Modellierungsansätze und Modellierungsumgebung für modellbasierte Entwicklung von Exosystemen Parametriertes domänenübergreifendes (Biomechanik und Mechatronik) Simulationsmodell mit Bewegungsabläufen Simulationstechnische Analysen der Bewegung des menschlichen Körpers mit einem kraftassistierenden Unterstützungssystem Ansätze für ganzheitliche, disziplinübergreifende Entwurfsmethodik Entlastung bis 80% Ausblick Einsatz im Unternehmen Mehrere weitere Forschungsprojekte geplant Weiterentwicklung der modellbasierten Methodik im Unternehmen it s OWL Clustermanagement GmbH
19 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
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