Forschungsprojekte

Robotik & autonome Systeme

  • Entwurf energieeffizienter mechatronischer Systeme durch Kopplung automatischer Steuerungssynthese und Trajektorienplanung
    Die Reduzierung des Energieverbrauchs ist ein großes Anliegen in industriellen Produktionssystemen. Ein Ansatz ist die Rückgewinnung der Bremsenergie von Roboterachsen. Im Rahmen dieses Projektes wird an einer automatisierte Methodik geforscht, welche aus drei Teilen besteht: Eine szenariobasierte Sprache zur flexiblen Spezifikation des diskreten Produktionssystemverhaltens, ein automatisiertes Verfahren zur Synthese optimaler Steuerstrategien aus solchen Spezifikationen, einschließlich der Generierung von SPS-Code, und ein Verfahren zur detaillierten Trajektorienoptimierung.
    Team: M. Sc. Elias Knöchelmann
    Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
  • Planung energieeffizienter Trajektorien unter Ausnutzung von Energiespeichern und Energieaustausch zwischen elektrischen Antrieben
    In Mehrachsanwendungen lassen sich die umrichterinternen Gleichstromzwischenkreise der Einzelachsen zusammenschalten, so dass hierdurch eine kurzzeitige Energiepufferung bzw. ein kontinuierlicher Energieaustausch zwischen den verwendeten Antrieben möglich ist. Auf dieser Grundlage sollen Möglichkeiten einer optimierten Trajektorienplanung zur Steigerung der Energieeffizienz untersucht werden.
    Team: Dipl.-Ing. Christian Hansen
    Jahr: 2010
    Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
  • Leistungssteigerung von Parallelrobotern mittels parametervariabler Strukturen basierend auf kinematischer Redundanz
    Das Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es, den Bewegungsraum von Parallelkinematiken durch kinematische Redundanz zu vergrößern und gleichzeitig die Genauigkeit, Steifigkeit und Dynamik zu steigern. Neben geeigneten und aussagekräftigen Analyse- und Bewertungsmethodiken, sollen Verfahren zur optimalen Steuerung und Regelung parametervariabler Mechanismen entwickelt und praktisch angewendet werden.
    Team: Dipl.-Ing. Jens Kotlarski
    Jahr: 2010
    Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
  • Entwicklung chirurgischer Instrumente für die Single-Port-Laparoskopie
    Bei laparoskopischen Eingriffen wird die Bauchhöhle des Patienten durch einen kleinen Schnitt eröffnet. In den so geschaffenen Zugang wird ein Laparoskop eingeführt, um die inneren Organe auszuleuchten, optisch zu erfassen und dem Mediziner durch eine geeignete visuelle Darstellung anzuzeigen. Bei einer Single-Port Operation werden neben dem Laparoskop mindestens zwei weitere Instrumente zur Gewebemanipulation durch dieselbe Öffnung in die Bauchhöhle eingebracht. Erfolgt dieser Zugang im Bauchnabel ist die Narbe später kaum mehr zu erkennen. Neben dem daraus resultierenden guten kosmetischen Ergebnis, hat die Single-Port Laparoskopie die Vorteile eines geringen Blutverlustes und einer schnellen Genesung. Um das Einsatzgebiet für diese Operationstechnik zu erweitern werden neue medizintechnische Systeme benötigt. Diese sollen insbesondere eine hohe Beweglichkeit der Endeffektoren in einem großen kollisionsfreien Arbeitsraum besitzen.
    Team: Dipl.-Ing. Jan-Hinnerk Borchard
    Jahr: 2011
  • Modular strukturiertes Motion-Control-System für Robotik und Handling
    In diesem Projekt wird eine leicht bedienbare, modular strukturierte und damit flexible Plattform zur Ansteuerung unterschiedlichster Robotik-Anwendungen entwickelt. Neben etablierten Systemen, wie z.B. Scara-, Delta- oder Knickarm-Kinematiken, bieten unterschiedliche Schnittstellen die Möglichkeit, individuelle Kinematiken anzusteuern. Das Ziel ist die Vereinfachung der Programmierung und Inbetriebnahme komplexer, mehrachsiger Produktionsanlagen.
    Team: Dipl.-Ing. Julian Öltjen
    Jahr: 2012
    Förderung: Lenze Automation GmbH
  • Vollaktuierter elektromagnetischer Biegeaktor für endoskopische Anwendungen
    Ziel dieses Projektes ist, die Nachteile bestehender Endoskop-Systeme, in Bezug auf Handhabung und Verletzungsrisiko für den Patienten, durch ein neuartiges Aktuierungskonzept zu kompensieren. Gegenstand der Untersuchung sind zunächst die Entwicklung geeigneter Aktoren, deren kinematische und dynamische Modellierung sowie die Implementierung einer geeigneten Steuerung und Regelung. Die Arbeit wird in enger Kooperation mit dem Institut für Antriebssysteme und Leistungselektronik (IAL) durchgeführt.
    Team: M. Sc. Svenja Spindeldreier (geb. Tappe)
    Jahr: 2013
    Förderung: DFG und Caroline Herschel Programm des Hochschulbüro für ChancenVielfalt
    Laufzeit: 2013-2019
  • "3. Arm" - Handwerker-Kraftassistenzsystem mit adaptiver Mensch-Technik-Interaktion
    Das Projektvorhaben widmet sich der Entwicklung eines Assistenzsystems zur Unterstützung bei Arbeiten mit schweren Elektrowerkzeugen. Grundlage ist dabei eine mechatronische Konstruktion ("3. Arm"), die am Körper des Nutzers über eine Tragekonstruktion befestigt ist. Neben der physischen Unterstützung erfüllt das System kognitive Assistenzfunktionen. Somit dient das System einerseits der Arbeitserleichterung (Reduktion der auf Arme und Schulter wirkenden Kräfte) und andererseits der Steigerung der Arbeitseffizienz und Arbeitsqualität.
    Team: Dipl.-Ing. Kathrin Nülle
    Jahr: 2014
    Förderung: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
    Laufzeit: 3 Jahre
  • Energieeffiziente Bahnplanung für Industrieroboter
    Eine Möglichkeit zur Steigerung der Energieeffizienz eines Roboters besteht in der Planung energieoptimaler Bewegungen. Der Energieverbrauch wird durch verschiedene Effekte von der Bahnplanung beeinflusst, darunter z. B. betriebspunktabhängige Verluste der Antriebskomponenten sowie die elektrische und mechanische Kopplung der Antriebsachsen. Zur Optimierung der Bahn müssen daher sowohl der gesamte Antriebsstrang als auch die Mechanik betrachtet werden. Hierzu werden sämtliche Komponenten modelliert und die energieoptimale Bahn mittels nichtlinearer Optimierungsverfahren ermittelt.
    Jahr: 2015
    Förderung: Industrie
  • roboterfabrik
    Um Hannover als einen führenden Robotik-Standort zu etablieren, wurde an der Leibniz Universität in Kooperation mit der Region Hannover und dem Roberta Regiozentrum Hannover das Gemeinschaftsprojekt Roboterfabrik ins Leben gerufen. Die Roboterfabrik verfolgt einen kontinuierlichen Ansatz zur Ausbildung sogenannter Robotic Natives, der in der Schule beginnt und an der Universität fortgesetzt wird.
    Team: Dipl.-Ing. Daniel Kaczor
    Jahr: 2016
    Förderung: Region Hannover
    Laufzeit: 5 Jahre

Identifikation & Regelung

  • Analyse und Kompensation von Fahrzeugschwingungen
    Ein aktuelles Projekt am imes stellt die Analyse von Fahrzeugschwingungen im PKW dar. Das Forschungsvorhaben zielt darauf hin einzelne Phänomene zu analysieren und deren Erreger im PKW aufzuspüren, damit geeignete Maßnahmen - Regelungsstrategien - zur Reduzierung bzw. Vermeidung eingeleitet werden können.
    Team: M.Sc. Simon Eicke
    Jahr: 2010
    Förderung: IAV GmbH
  • Online-Identifikation regelungstechnisch relevanter Systemparameter elektrisch angetriebener mechanischer Systeme
    Das primäre Ziel dieses Forschungsvorhabens liegt in der Bestimmung der wesentlichen Parameter eines elektrischen Antriebssystems mit gekoppelter Mechanik, ohne Nutzung spezieller Testtrajektorien und ohne zusätzliche Sensorik sondern durch Beobachtung der Parameteridentifizierbarkeit in Abhängigkeit der Streckeneigenschaften im laufenden Betrieb. Grundlage bildet ein echtzeitfähiges Modell des mechatronischen Gesamtsystems.
    Team: M. Sc. Dipl.-Ing. (FH) Daniel Beckmann
    Jahr: 2011
    Förderung: Forschungsvereinigung Antriebstechnik (FVA)
  • Analyse von Antriebstrangschwingungen
    Ein aktuelles Projekt am imes stellt die Analyse von Fahrzeugschwingungen im Antriebsstrang des PKW dar. Das Forschungsvorhaben zielt darauf hin, einzelne Phänomene zu analysieren und deren Auslöser im PKW zu identifizieren, damit geeignete Maßnahmen zur Reduzierung bzw. Vermeidung eingeleitet werden können. Diese Arbeit wird im Rahmen eines Industrieprojektes mit der Firma IAV GmbH bearbeitet.
    Team: M. Sc. Eduard Popp
    Jahr: 2015
    Förderung: IAV GmbH
  • iTracC - Intelligent Traction Control
    Das Projekt iTracC hat das Ziel die Fahrsicherheit in Fahrzeugen mit elektrifiziertem Antriebsstrang durch eine optimierte Antriebs-Schlupf-Regelung basierend auf adaptiven Antriebsstrang- und Reibmodellen zu erhöhen
    Team: M. Sc. Mark Wielitzka, M. Sc. Alexander Busch
    Jahr: 2015
    Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
  • RoCCl - Road Condition Cloud
    Im Rahmen des DFG-geförderten Projektes RoCCl wird in Kooperation mit dem Institut für Fahrzeugtechnik der TU Braunschweig eine zeitlich veränderliche Karte, die Road Condition Cloud, entwickelt. Dabei wird der Fahrbahnzustand, mit zusätzlicher Konfidenz, durch wahrscheinlichkeitsbasierte Datenfusion verschiedener heterogener Informationen aus Onboard- und Umgebungssensorik geschätzt und in die Karte überführt. Die Kommunikation mit der RoCCl bietet somit die Möglichkeit Fahrerassistenzsysteme zu jedem Zeitpunkt bezüglich des aktuellen Fahrbahnzustandes korrekt zu initialisieren.
    Team: M. Sc. Alexander Busch
    Jahr: 2018
    Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
    Laufzeit: 02/2018 - 01/2021
  • Prozessmonitoring in der Produktionstechnik (ProMoPro)
    Im Rahmen dieses EFRE-geförderten Projektes werden universelle Werkzeuge und Methoden zur Digitalisierung von Produktionsanlagen energieintensiver Industriezweige geschaffen. Die umfassende Akquise heterogener Anlagen- und Prozessdaten ermöglicht das Partitionieren des Gesamtprozesses in geeignete Teilprozessen, deren Beschreibung durch aussagekräftige Merkmale und das Anlernen mathematischer Modelle, um die Auswirkungen der Teilprozesse auf verschiedene Zielgrößen (z.B. Produktqualität und Energieverbrauch) zu beschreiben.
    Team: Karl-Philipp Kortmann, M. Sc., Johannes Zumsande, M. Sc.
    Jahr: 2018
    Förderung: EFRE (Europäischer Fonds für regionale Entwicklung)
    Laufzeit: 3 Jahre

Medizintechnik & Bildverarbeitung

  • Mini-Projektor basierte Augmented Reality für medizinische Anwendungen
    Zum Zwecke einer Optimierung der Darstellungsweise von Informationen sind Augmented-Reality-Ansätze Gegenstand aktueller Forschungen. Im Bereich der Medizintechnik ist das Ziel dabei die Visualisierung von präoperativen, medizinischen Planungsdaten unmittelbar im Blickfeld des Chirurgen. Dieser Ansatz basiert auf einer simultanen Darstellung der Realität, in diesem Fall also des Patienten, und zusätzlicher visueller Informationen. Unter Verwendung eines Mini-Projektors (konventioneller Beamer der Größe eines Mobiltelefons) und eines optischen Navigationssystems wurde ein handgeführtes Projektionssystem aufgebaut, das die lagerichtige Darstellung anatomischer Strukturen sowie Navigationsanweisungen in Echtzeit unmittelbar auf der Oberfläche des Patienten ermöglicht.
    Team: M.Sc. Dipl.-Ing. (FH) Jan-Philipp Kobler
    Jahr: 2010
  • Einsatz der OCT-Bildgebung zur medizinischen Navigation
    Auf dem Gebiet der Chirurgie entstehen immer höhere Anforderungen an die Präzision und Minimalinvasivität eines durchgeführten Eingriffes. In enger Kooperation mit dem Institut für Mess- und Regelungstechnik und der HNO-Klinik der MHH soll ein medizinisches Assistenzsystem entwickelt werden, welches durch die Integration eines optischen Kohärenztomographen (OCT) hochpräzise Eingriffe am Patienten ermöglicht. Grundlage ist eine multimodale Bildregistrierung zwischen einem präoperativ akquirierten CT- und einem intraoperativ akquirierten OCT-Datensatz mit der eine Ausrichtung des Roboters erfolgen soll.
    Team: Dipl.-Math. Jesús Díaz Díaz
    Jahr: 2010
    Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
  • GentleCI
    Entwickelt werden neuartige, steuerbare Elektroden, die sich mit Hilfe einer integrierten Mikroaktorik berührungsfrei und damit risikolos in die spiralförmig gewundene Cochlea einführen lassen. Diese Mikroaktorik wird durch Elektrodenelemente aus Formgedächtniswerkstoffen realisiert, die durch Körpertemperatur in die gewünschte Form gebracht werden. Das Projekt wird in Kooperation mit der HNO-Klinik der MHH durchgeführt.
    Team: M.Sc. Dipl.-Ing. (FH) Jan-Philipp Kobler
    Jahr: 2010
    Förderung: BMBF
  • Situsnahes mechatronisches Assistenzsystem für hochgenaue Eingriffe am Schädel (Mini-Hexapod)
    Im Rahmen einer Forschungskooperation mit der Klinik für HNO der MHH wird ein miniaturisierter, parallelkinematischer Roboter konzipiert und prototypisch aufgebaut, der aufgrund seiner geringen Abmessungen direkt am Schädel des Patienten verankert werden kann. Er dient als Basis für unterschiedliche Eingriffe, wie beispielsweise die minimal invasive Cochlea Implantation zur Behandlung innenohrbedingter Taubheit.
    Team: M.Sc. Dipl.-Ing. (FH) Jan-Philipp Kobler, Dipl.-Ing. Kathrin Nülle
    Jahr: 2011
    Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
  • Roboterassistierte Laserosteotomie
    Die Laserosteotomie ist für eine Vielzahl klinisch relevanter Indikationen von Interesse. Die beim Materialabtrag entlang definierter Geometrien auftretenden Problemstellungen zeichnen sich dabei im Wesentlichen auf den Gebieten der Bahnplanung, der hochgenauen Strahlführung, der Mensch-Maschinen-Schnittstelle und der Schnitttiefenbestimmung ab. Am Institut für Mechatronische Systeme wird daher in Kooperation mit der KUKA Laboratories GmbH ein System für die roboterassistierte Laserosteotomie (RaLo) bestehend aus einem Leichtbauroboter (KUKA LBR), einem Kamerasystem, einem optischen Kohärenztomograph (OCT) und einem Er:YAG-Laser zur Demonstration einer Beispielanwendung aufgebaut.
    Team: Dipl.-Ing. Alexander Fuchs
    Jahr: 2011
    Förderung: KUKA Laboratories GmbH
  • Entwicklung chirurgischer Instrumente für die Single-Port-Laparoskopie
    Bei laparoskopischen Eingriffen wird die Bauchhöhle des Patienten durch einen kleinen Schnitt eröffnet. In den so geschaffenen Zugang wird ein Laparoskop eingeführt, um die inneren Organe auszuleuchten, optisch zu erfassen und dem Mediziner durch eine geeignete visuelle Darstellung anzuzeigen. Bei einer Single-Port Operation werden neben dem Laparoskop mindestens zwei weitere Instrumente zur Gewebemanipulation durch dieselbe Öffnung in die Bauchhöhle eingebracht. Erfolgt dieser Zugang im Bauchnabel ist die Narbe später kaum mehr zu erkennen. Neben dem daraus resultierenden guten kosmetischen Ergebnis, hat die Single-Port Laparoskopie die Vorteile eines geringen Blutverlustes und einer schnellen Genesung. Um das Einsatzgebiet für diese Operationstechnik zu erweitern werden neue medizintechnische Systeme benötigt. Diese sollen insbesondere eine hohe Beweglichkeit der Endeffektoren in einem großen kollisionsfreien Arbeitsraum besitzen.
    Team: Dipl.-Ing. Jan-Hinnerk Borchard
    Jahr: 2011
  • Mikrotechnologien und Systeme für die roboterassistierte Laser-Stimmlippenchirurgie
    Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines neuartigen roboterassistierten Systems für die Laser-Mikrochirurgie speziell für Eingriffe an den Stimmlippen. Die pathologischen Gewebestrukturen werden präoperativ identifiziert und bilden die Grundlage der Operationsplanung. Eine intraoperative duale Bildgebung verfolgt das Ziel einer echtzeitfähigen Navigation über eine intuitive Chirurg-Roboter-Schnittstelle mit einem Augmented Reality System. Für die präzise Positionierung des gewebeabtragenden Lasers gilt es ein neuartiges Endoskop zu entwickeln. Die Herausforderung liegt in der kompakten Systemintegration der mikro-opto-mechatronischen Komponenten. Kognitive Strategien erhöhen die Sicherheit und die Qualität des operativen Eingriffs weiter.
    Team: Dipl.-Ing. Andreas Schoob, Dipl.-Ing. Dennis Kundrat
    Jahr: 2012
    Förderung: EU, FP7

[nicht kategorisiert]

  • Schnittstellen zur Anbindung eines Roboters in ein bildgestütztes Therapiesystem
    Ziel dieses Kooperationsprojekts mit der KUKA Laboratories GmbH ist ein generisches Schnittstellenkonzept zur Anbindung eines KUKA Leichtbauroboters an ein bildgestütztes Therapiesystem zu entwickeln. Hierdurch wird eine leichtere Anbindung des Leichtbauroboters an ein Produkt eines Medizinproduktherstellers angestrebt. Zur Validierung des Systemkonzepts wird der KUKA LBR über eine generische Implementierung der Schnittstellen in die MediLAB-Umgebung des Medizintechniklabors des Institutes integriert.
    Team: M. Sc. Sebastian Tauscher
    Jahr: 2012
    Förderung: KUKA Laboratories GmbH