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Im Rahmen eines Forschungsprojekts zur Digitalisierung der Prothesenversorgung wird ein System entwickelt, das haptische Gewebedaten mittels Ultraschall-Elastographie erfasst und in ein dreidimensionales Modell überführt. Zusätzlich sollen Oberflächenscandaten aufgenommen und mit den Ultraschalldaten entweder manuell oder automatisiert zusammengeführt werden, um ein vollständiges räumliches Abbild zu erhalten.

Ziel der Arbeit ist die prototypische Umsetzung eines Systems, das Ultraschalldaten und Oberflächenscandaten in 3D visualisiert, miteinander kombiniert und Interaktionen wie Drehen, Skalieren, Clipping sowie Annotation ermöglicht. Dabei sollen verschiedene Implementierungsmöglichkeiten evaluiert und die Performance für große Datensätze optimiert werden.

Inhalte:

• Einarbeitung in 3D-Visualisierungstechniken und geeignete Frameworks (z. B. OpenGL, Three.js, VTK, Unity, PyVista)
• Implementierung von Benutzerinteraktionen: Rotation, Skalierung, Clipping, Annotation
• Laden, Speichern und Verarbeiten von Punktwolkenformaten und Oberflächenscandaten (z. B. .PLY, .STL, …)
• Fusion von Ultraschall- und Oberflächendaten (manuell oder automatisiert)
• Optimierung der Performance für große Datensätze
• Optional: Aufbau von Bindings oder Schnittstellen zu Python für weiterführende Analysen
• Dokumentation von Herausforderungen, Grenzen und Optimierungsmöglichkeiten

Voraussetzungen:

• Interesse an Computergrafik, 3D-Visualisierung, Sensorfusion und Medizintechnik
• Programmierkenntnisse in Python und C++
• Erfahrung mit 3D-Frameworks oder Visualisierungslibraries von Vorteil
• Strukturierte und selbstständige Arbeitsweise

Bewerbung: Interessierte Studierende senden ihre Bewerbung mit aktueller Notenübersicht und Lebenslauf per E-Mail.

Beginn: ab sofort

Sowohl im Maschinenbau als auch in der Medizintechnik finden Silikonbauteile aufgrund ihrer besonderen Materialeigenschaften, wie Temperaturstabilität, Biokompatibilität und Flexibilität, breite Anwendung. Zur individualisierten Herstellung von Silikonbauteilen werden bisher hauptsächlich aufwendige indirekte Gussverfahren genutzt. Neuartige additive Verfahren, der direkte Silikondruck, besitzen das Potenzial, die Fertigung zu vereinfachen, komplexe Geometrien zu ermöglichen und eine wirtschaftliche Produktion ab Losgröße eins umzusetzen. Am Lehrstuhl FAPS werden die innovativen Verfahren Direct Ink Writing (DIW) und Liquid Additive Manufacturing (LAM) für die Herstellung von Silikonbauteilen eingesetzt und erforscht.

Im Rahmen dieser studentischen Arbeit wird das Vernetzungsverhalten von 2K Silikonkautschuk charakterisiert, analysiert und modelliert. Dafür werden DSC- und Rheometrie-Messdaten bereinigt und aufbereitet. Die Daten werden danach grafisch aufbereitet und ermöglichen die Ermittlung von Materialkennwerten.

Diese Arbeit bietet die Möglichkeit, in ein aktuelles und fortschrittliches Forschungsgebiet im Schnittpunkt zwischen Materialwissenschaft und Maschinenbau einzutauchen und den Einsatz von modernen Technologien in der Fertigung kennenzulernen. Eigene Ideen können umgesetzt und in der Praxis angewendet werden.

 

 

Aufgaben:

• Literaturrecherche zum Stand der Forschung in der Datenerfassung und -aufbereitung
• Aufbereitung und Analyse von Versuchsdaten
• Übertragung der Ergebnisse auf ein Vernetzungsmodell
• Modellvalidierung über Materialcharakterisierungsversuche
• Dokumentation und Präsentation der Ergebnisse

 

Vorkenntnisse:

• Studium im Bereich Maschinenbau/Mechatronik/Medizintechnik/Elektrotechnik oder ähnliches
• Vorerfahrung im Bereich der Datenverarbeitung in Origin wünschenswert
• Interesse an der additiven Fertigung und Materialwissenschaften
• Sehr engagierte, selbstständige und zuverlässige Arbeitsweise

 

Bewerbungen mit Lebenslauf, Notenspiegel und sehr knappem Motivationsschreiben (maximal 80 Wörter) bitte über das Anfrageformular oder an Lukas.Gugel@faps.fau.de

Motivation

Am FAPS werden intelligente Assistenzsysteme entwickelt, die Menschen mit Mobilitätseinschränkungen im Alltag unterstützen sollen. Ein Fokus liegt auf der Entwicklung eines intelligenten Rollstuhls, der sich nicht nur sicher, sondern auch sozial verträglich und komfortabeldurch dynamische Umgebungen bewegen kann.

Um verschiedene Navigationsalgorithmen gezielt und vergleichbar zu bewerten, wurde ein erster VR-Demonstratoraufgebaut. Dieser ermöglicht es, Navigationserlebnisse aus Sicht der fahrenden Person nachzustellen und subjektiv zu bewerten.

Zielsetzung

Ziel dieser Arbeit ist die Erweiterung des bestehenden VR-Demonstrators um belebte und realitätsnahe Umgebungen, in denen Navigationsalgorithmen unter wiederholbaren Bedingungen getestet werden können.

Ein vielversprechender Ansatz ist die Entwicklung eines Unity-Wrappers für HuNavSim, um realistische Personenströme und Interaktionen direkt in Unity darzustellen und diese mit der Meta Quest 2 erlebbar zu machen. So können Probanden identische Szenarien mit unterschiedlichen Navigationsstrategien durchlaufen – eine wichtige Grundlage zur Bewertung von Passagierkomfort und sozialer Akzeptanz.

Inspiration liefern unter anderem folgende Veröffentlichungen:

– Human Comfort Factors in People Navigation: Literature Review, Taxonomy and Framework
– HuNavSim 2.0

Arbeitsschritte
– Einarbeitung in den bestehenden VR-Demonstrator am FAPS
– Erweiterung von HuNavSim zur Darstellung belebter Umgebungen
– Entwicklung eines Unity-Wrappers zur Kopplung mit HuNavSim
– Integration mit der Meta Quest 2 zur immersiven Nutzung
– Aufbau eines standardisierten Testsystems zur Bewertung verschiedener Algorithmen
– Erste Tests mit Probanden zur subjektiven Komfortanalyse

Was wir bieten
– Praxisnahe Arbeit an der Schnittstelle von VR, Robotik und Mensch-Maschine-Interaktion
– Entwicklung mit modernsten Tools (Unity, HuNavSim, Meta Quest 2)
– Betreuung durch ein engagiertes Team mit Erfahrung in Robotik, Simulation und Usability
– Freiraum zur kreativen Umsetzung eigener Ideen
– Flexible Zeiteinteilung und individuelle Betreuung

Anforderungen & Bewerbung
– Interesse an VR, Simulation oder Mensch-Roboter-Interaktion
– Grundkenntnisse in Unity (C#) oder Programmierung (z. B. Python) und ROS hilfreich, aber nicht zwingend notwendig
– Spaß an kreativer Entwicklung und technischer Umsetzung
– Beginn jederzeit möglich

Bewerbung bitte per E-Mail mit kurzer Notenübersicht und Lebenslauf.
Gerne beantworten wir Fragen auch in einem persönlichen Gespräch – einfach melden!

Motivation

Technologien der mobilen Robotik ermöglichen neue Assistenzsysteme zur Unterstützung der Mobilität von betroffenen Personen. Bei der Personennavigation steht der Komfort für die Person im Vordergrund. Dazu müssen Komfortfaktoren sowohl für den Passagier als auch für umstehende Personen berücksichtigt werden.

Im Rahmen dieser Arbeit soll ein prototypischer Versuchsaufbau mit IMU und/oder EKG am Rollstuhl realisiert werden, um den Zusammenhang zwischen Beschleunigung sowie Vitaldaten und dem Passagierkomfort experimentell zu untersuchen. Dazu sollen im Rahmen dieser Arbeit reale Nutzerstudien mit einem autonomen Rollstuhl in unserem Labor durchgeführt werden.

Ziele und Arbeitsschritte

• Einarbeitung in ROS
• Einarbeitung in das Themenfeld der Personennavigation
• Implementierung des Versuch Aufbaus
• Durchführen von Probandenstudien

Benefits

• Hands-on experience in der Entwicklung im Bereich Medizintechnik und Robotik
• Austausch mit anderen Studierenden am FAPS
• Einblicke in weitere Forschungsbereiche
• Anwendungsbezogene Arbeit für den Berufseinstieg
• Flexible Arbeitsweise

Hinweise zur Bewerbung

• Grundlegende Programmierkenntnisse sollten vorhanden sein
• Beginn ist jederzeit möglich
• Bewerbungen bitte per E-Mail mit aktueller Notenübersicht und Lebenslauf
• Weitere Informationen auf Anfrage per Mail oder gerne im persönlichen Gespräch

Motivation

Mobilitätseinschränkungen haben weitreichende Folgen für den Alltag der Betroffenen und führen neben der körperlichen Einschränkung häufig auch zu psychischen Problemen. Der Rollstuhl stellt für die Betroffenen die einzige Möglichkeit dar, am täglichen Leben teilzunehmen. Aufgrund von Funktionseinschränkungen der oberen Extremitäten, z.B. durch eine Querschnittlähmung, sind jedoch nicht alle Menschen mit Behinderung in der Lage, einen klassischen oder elektrischen Rollstuhl selbstständig zu bedienen.

Ziel des Projektes EMGRoll ist die Entwicklung eines Sensor-Kits, das durch die Kombination von Elektromyographie und Umgebungssensorik eine intuitive Steuerung von elektrisch angetriebenen Rollstühlen ermöglicht. In Zusammenarbeit mit n-squared Lab wird dazu eine EMG-Schnittstelle zu einem intelligenten Rollstuhl erforscht. Am FAPS wird dazu eine geteilte Navigation entwickelt, um die Bewegungssignale intelligent an die Umgebung anzupassen. Dies soll eine intuitive und sichere Steuerung des Rollstuhls auch bei körperlichen Einschränkungen der Betroffenen ermöglichen.

Zielstellung

Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung und Implementierung einer geteilten Navigation (Shared Control) für Personenassistenzsysteme am Beispiel des Blindenassistenzsystems und eines intelligenten Rollstuhls. Darüber hinaus sind weitere Themen auf Anfrage verfügbar.

Die Arbeit beinhaltet folgende Schwerpunkte:

• Evaluation des aktuellen Stands der Technik der geteilten Navigation (Shared Control)
• Einarbeitung in das Robot Operating System ROS2
• Weiterentwicklung einer geteilten Navigation in ROS2
• Durchführen von Nutzerstudien.

Hinweise / Anforderungen

Grundlegende Kenntnisse oder die Motivation sich in die Programmierung robotischer Systeme einzuarbeiten sollten vorhanden sein. Das Softwaremodul soll in ROS umgesetzt werden, daher sind Vorkenntnisse in C++ oder Python und ROS von Vorteil, allerdings nicht zwangsläufig erforderlich. Der Umfang und die Zielsetzung ist entsprechend der Vorkenntnisse anpassbar.

Der FAPS bietet ein breites Spektrum an Möglichkeiten sich im Bereich Medizintechnik und Robotik auszuprobieren. Studenten bekommen die Gelegenheit mit verschiedenster Hardware und Software zu arbeiten. Die Arbeitsweise ist flexibel und für ein studentisches Umfeld mit Vernetzungsmöglichkeiten wird gesorgt.

Weitere Infos auf Anfrage. Bewerbungen bitte per E-Mail mit aktueller Notenübersicht und Lebenslauf.

Motivation

Die Technologien der mobilen Robotik ermöglichen neue Assistenzsysteme zur Unterstützung der Mobilität und Orientierung. Dazu gehören sowohl das am FAPS entwickelte Assistenzsystem für Blinde als auch der am FAPS entwickelte intelligente Rollstuhl. Für solche Systeme können aktuelle Algorithmen der Roboternavigation genutzt werden. Bisherige Ansätze zur sozialen Navigation berücksichtigen nur Komfortfaktoren von Personen in der Umgebung des Roboters, nicht aber die Komfortfaktoren des Passagiers selbst. Dieses Problem soll am FAPS erforscht werden. Weitere Informationen finden Sie in dieser Veröffentlichung.

Für die soziale Navigation unter Berücksichtigung von Personen für mobile Roboter stehen verschiedene Simulations- und Navigationsansätze zur Verfügung. Im Rahmen dieser Arbeit sollen Algorithmen getestet und hinsichtlich des Nutzerkomforts bewertet werden. Darauf aufbauend soll eine Weiterentwicklung implementiert werden, um den Komfort für den Passagier zu erhöhen. Mögliche Lösungsansätze stellen Planner basierend auf dem Social Force Model oder Reinforcement Learning dar.

Ziele und Arbeitsschritte

• Einarbeitung in ROS
• Einarbeitung in das Themenfeld der Personennavigation
• Literaturrecherche zu bestehenden Navigationsansätzen
• Einarbeitung in die Simulationsumgebung HuNavSim
• Bewertung bestehender sozial akzeptierten Navigationsalgorithmen hinsichtlich des Passagierkomforts
• Implementierung neuer Lösungsansätze

Benefits

• Hands-on experience in der Entwicklung im Bereich Medizintechnik und Robotik
• Austausch mit anderen Studierenden am FAPS
• Einblicke in weitere Forschungsbereiche
• Anwendungsbezogene Arbeit für den Berufseinstieg
• Flexible Arbeitsweise

Hinweise zur Bewerbung

• Grundlegende Programmierkenntnisse sollten vorhanden sein
• Beginn ist jederzeit möglich
• Bewerbungen bitte per E-Mail mit aktueller Notenübersicht und Lebenslauf
• Weitere Informationen auf Anfrage per Mail oder gerne im persönlichen Gespräch

Motivation

Technologien der mobilen Robotik ermöglichen neue Assistenzsysteme zur Unterstützung der Mobilität und Orientierung. Dazu gehören sowohl das am FAPS entwickelte Assistenzsystem für Blinde als auch der am FAPS entwickelte intelligente Rollstuhl.

Reinforcement Learning bietet eine Alternative zu klassischen Pfadplanern, die durch Simulationen und Experimente trainiert werden können. Damit kann ein Pfadplaner unabhängig von mathematischen Modellen trainiert werden. Dies bietet insbesondere Vorteile in der sozialen Navigation, da der Roboter in der Simulation auf sein soziales Verhalten trainiert werden kann. Die Navigation von Personen erfordert darüber hinaus, dass die Pfadplanung auch Komfortfaktoren der Passagiere berücksichtigt. Dazu muss der bestehende Stand der Technik erweitert werden. Ansätze dazu können diesen Veröffentlichungen entnommen werden:

• Adaptive Social Force Window Planner with Reinforcement Learning
• Learning Local Planners for Human-aware Navigation in Indoor Environments

 

Ziele und Arbeitsschritte

• Einarbeitung in ROS
• Einarbeitung in das Themenfeld der Personennavigation
• Literaturrecherche zu bestehenden Navigationsansätzen mittels RL
• Bewertung bestehender sozial akzeptierten Navigationsalgorithmen hinsichtlich des Passagierkomforts
• Implementierung neuer Lösungsansätze

Benefits

• Hands-on experience in der Entwicklung im Bereich Medizintechnik und Robotik
• Austausch mit anderen Studierenden am FAPS
• Einblicke in weitere Forschungsbereiche
• Anwendungsbezogene Arbeit für den Berufseinstieg
• Flexible Arbeitsweise

Hinweise zur Bewerbung

• Grundlegende Programmierkenntnisse sollten vorhanden sein
• Vorkenntnisse in ROS von Vorteil, aber nicht zwingend notwendig
• Beginn ist jederzeit möglich
• Bewerbungen bitte per E-Mail mit aktueller Notenübersicht und Lebenslauf
• Weitere Informationen auf Anfrage per Mail oder gerne im persönlichen Gespräch

Die menschliche Hand ist eine hochkomplexe anatomische Struktur, die uns eine außergewöhnliche Vielseitigkeit und Präzision verleiht. Neurologische und muskuloskelettale Erkrankungen können die Funktionsfähigkeit der Hände beeinträchtigen und die Betroffenen im Alltag vor große Herausforderungen stellen. Das Forschungsgebiet der Medizinischen Assistenz- und Rehabilitationstechnik hat es sich zur Aufgabe gemacht, die Greiffunktion der Betroffenen mit Hilfe von Handexoskeletten oder aktiven Handorthesen wiederherzustellen.

Im Projekt GraspAgain wird eine mechatronische Neuroorthese für die Hand entwickelt und erforscht, die mit Hilfe von EMG-Sensoren eine intuitive Steuerung der Hand ermöglicht. Am FAPS steht dabei die Forschung mit der seilgetriebenen Handorthese im Vordergrund, während am N-squared lab die Steuerung mit dem EMG-Interface im Vordergrund steht. Mit Hilfe der künstlichen Sehnen und der handschuhähnlichen Orthese wird die von den elektrischen Antrieben erzeugte Kraft auf die Finger übertragen. SeilgetriebeneHandorthesen sind aufgrund ihres geringen Gewichts und ihres Tragekomforts eine vielversprechende Technologie, die zunehmend in den Fokus der Forschung rückt.

Studentische Arbeiten:

Wir suchen motivierte Studierende, die Interesse haben, an dem Projekt im Rahmen einer studentischen Arbeit mitzuwirken (BA, MA, PA). Die genaue Themenstellung wird individuell besprochen und entsprechend den Interessen der Studierenden und der aktuellen Projektsituation ausgearbeitet. Die Aufgaben umfassen dabei verschiedenste Bereiche wie CAD-Konstruktion, Aufbau von Prototypen mittels additiver Fertigung, Evaluation und Validierung im Labor und am Patienten, Systemsteuerung, Auslegung der Mechatronik inklusive Aktorik und Sensorik, Simulation eines digitalen Zwillings, …

 

Bewerbungen bitte per Mail an nico.weber@faps.fau.de 

Im Rahmen des BMBF-Förderprojekts “ToCaro”-Projekts (tocaro.me) soll eine Technologie entwickelt werden, die soziale Interaktionen durch Überbrückung räumlicher Distanzen fördert. Das ToCaro-Projekt zielt darauf ab, die Fernkommunikation zu revolutionieren, indem ein interaktives „ToCaro“ entwickelt wird, das Menschen durch verschiedene sensorische Erfahrungen miteinander verbindet. Diese Technologie beruht auf der Implementierung von dielektrischen Elastomeraktoren, die in eine haptisch-interaktive Textilhülle eingebettet werden, um eine direkte bilaterale Interaktion zu ermöglichen. Das System integriert haptische, akustische und optische Elemente, wie z. B. LEDs und Lautsprecher, um ein wirklich immersives Kommunikationserlebnis zu schaffen.

Das Hauptziel der Arbeit ist die Erstellung eines digitalen Modells einer geodätischen Halbkugel, welches eine tiefgehende Analyse des Verhaltens der Oberflächengeometrie unter verschiedenen Bedingungen ermöglicht. Diese statische Modellierung soll wertvolle Erkenntnisse über die strukturelle Integrität der Halbkugel liefern.

 

Zu den konkreten Aufgaben der Studierenden gehören:

• Eigenständige Literaturrecherche und Einarbeitung (Modellierung geodätischer Strukturen, ..)
• Erstellung eines detaillierten digitalen Modells unter Berücksichtigung architektonischer Spezifikationen, Materialien und struktureller Komponenten
• Test und Validierung des digitalen Modells
• Analyse der Oberflächengeometrie der gesamten geodätischen Halbkugel mittels verschiedener Lasten, Bewegungen und Umweltfaktoren

 

Vorkenntnisse:

• Grundlegendes Interesse an medizinischen Themen
• Spaß am praktischen Arbeiten
• Verantwortungsvoller Umgang mit Geräten und Materialien
• Klar strukturierte und selbstständige Arbeitsweise

 

Bewerbungen bitte per E-Mail mit aktueller Notenübersicht und Lebenslauf.

Beginn: ab sofort

Diese Arbeit bietet Studierenden die Möglichkeit, praktische Erfahrungen im Bereich der medizintechnischen Modellierung und des mechatronischen Designs zu sammeln. Die Arbeit kann als Bachelor-, Projekt- oder Masterarbeit durchgeführt werden und wird von erfahrenen Wissenschaftler/innen betreut. Wir freuen uns auf Bewerbungen von motivierten und engagierten Studierenden.

Im Rahmen des BMBF-Förderprojekts “ToCaro”-Projekts (tocaro.me) soll eine Technologie entwickelt werden, die soziale Interaktionen durch Überbrückung räumlicher Distanzen fördert. Das ToCaro-Projekt zielt darauf ab, die Fernkommunikation zu revolutionieren, indem ein interaktives „ToCaro“ entwickelt wird, das Menschen durch verschiedene sensorische Erfahrungen miteinander verbindet. Diese Technologie beruht auf der Implementierung von dielektrischen Elastomeraktoren, die in eine haptisch-interaktive Textilhülle eingebettet werden, um eine direkte bilaterale Interaktion zu ermöglichen. Das System integriert haptische, akustische und optische Elemente, wie z. B. LEDs und Lautsprecher, um ein wirklich immersives Kommunikationserlebnis zu schaffen.

Das Hauptziel dieser Arbeit ist der Entwurf und die Konstruktion einer geodätischen Halbkugel, die als physische Grundlage für das „ToCaro“ dienen könnte. Innerhalb dieser Halbkugel soll die benötigte Ansteuerung verbaut werden. Die Halbkugel stellt die haptische Grundlage eines Mediums dar, mithilfe dessen Benutzer interagieren können, und ermöglicht eine ganzheitliche sensorische Erfahrung, die über die traditionelle videobasierte Kommunikation hinausgeht.

 

Zu den konkreten Aufgaben der Studierenden gehören:

• Eigenständige Literaturrecherche und Einarbeitung (geodätische Kuppeln, Aufbau, Ansteuerung,…)
• Design und Entwurf unter Berücksichtigung der innenliegenden Ansteuerung und strukturellen Integrität
• Prototypische Konstruktion der Halbkugel sowie Durchführung von Experimenten zur Testung des prototypischen Aufbaus
• Evaluation und Testung mittels kleiner Nutzerstudie

 

Vorkenntnisse:

• Grundlegendes Interesse an medizinischen Themen
• Spaß am praktischen Arbeiten
• Verantwortungsvoller Umgang mit Geräten und Materialien
• Klar strukturierte und selbstständige Arbeitsweise

 

Bewerbungen bitte per E-Mail mit aktueller Notenübersicht und Lebenslauf.

Beginn: ab sofort

Diese Arbeit bietet Studierenden die Möglichkeit, praktische Erfahrungen im Bereich der medizintechnischen Konstruktion und des mechatronischen Designs zu sammeln. Die Arbeit kann als Bachelor-, Projekt- oder Masterarbeit durchgeführt werden und wird von erfahrenen Wissenschaftler/innen betreut. Wir freuen uns auf Bewerbungen von motivierten und engagierten Studierenden.