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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

Am FAPS wird ein intelligenter Rollstuhl entwickelt, der Menschen mit Mobilitätseinschränkungen im Alltag unterstützt. Dieser Rollstuhl soll sich nicht nur sicher und komfortabel fortbewegen, sondern auch seine Umgebung wahrnehmen und mit Personen im Umfeld interagieren können.

Damit dies zuverlässig funktioniert, ist eine durchdachte Integration der benötigten Sensoren und Rechentechnik entscheidend. Ziel dieser Arbeit ist es daher, ein funktionales und ansprechendes Design für die Hardware-Komponenten zu entwickeln, das sich gut in den Rollstuhl integrieren lässt – sowohl technisch als auch gestalterisch.

Zielsetzung

Ziel der Arbeit ist die konstruktive Gestaltung und Umsetzung eines Halterungs- und Gehäusedesignsfür Sensorik und Recheneinheit am intelligenten Rollstuhl. Dabei sollen sowohl funktionale Anforderungen (z. B. optimale Sensorpositionen für Navigation und Personenerkennung) als auch gestalterische und ergonomische Gesichtspunkte berücksichtigt werden.

Das Design wird in PTC Creoerstellt und anschließend am realen System montiert. Gegebenenfalls kann das bestehende Sensorsetup erweitert werden. In einem weiteren Schritt sollen neu verbaute Sensoren bei Bedarf in das bestehende ROS-System eingebunden werden – der Hauptfokus liegt jedoch auf der Konstruktion.

Arbeitsschritte

– Einarbeitung in den Aufbau und die Anforderungen des bestehenden Rollstuhlprototyps
– Analyse der bestehenden Sensorik (z. B. Kameras, Lidar, Recheneinheit)
– Entwicklung eines Konzepts zur Positionierung und Integration der Komponenten
– Konstruktion geeigneter Halterungen und Gehäuse in PTC Creo
– Fertigung bzw. Montage der Komponenten am realen System (unterstützt durch das FAPS-Team)
– Gegebenenfalls, ROS-Anbindung neu integrierter Sensoren

Was wir bieten

– Anwendung technischer Konstruktion an einem realen und gesellschaftlich relevanten Projekt
– Einblicke in Robotik, Medizintechnik und mobile Assistenzsysteme
– Direkte Umsetzung deiner Arbeit an einem echten Prototyp
– Praktische Erfahrung mit CAD-Konstruktion und Produktintegration
– Betreuung durch erfahrene Mitarbeitende am FAPS
– Flexible Arbeitszeiten und angenehme Arbeitsatmosphäre

Anforderungen & Bewerbung

– Interesse an technischer Gestaltung und praktischer Umsetzung
– Grundkenntnisse in CAD-Konstruktion (idealerweise in PTC Creo)
– Spaß an praktischer Arbeit und kreativen Lösungen
– Keine Vorkenntnisse in ROS oder Robotik notwendig – alles Wesentliche wird im Projekt vermittelt
– Start jederzeit möglich

Bewerbung bitte per E-Mailmit kurzem Lebenslauf und Notenübersicht.
Bei Fragen oder Interesse gerne direkt melden – auch ein unverbindliches Gespräch ist jederzeit möglich.

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.

Bei der Personennavigation steht der Komfort für die unterstützte Person im Vordergrund. Dazu müssen Komfortfaktoren sowohl für den Passagier als auch für umstehende Personen berücksichtigt werden. Ein Aspekt ist die Sichtbarkeit der Umgebung bei der Wegplanung, auch Visibility Index genannt. Im Rahmen dieser Arbeit soll dieser Visibility Index in einem Costmap Layer für die Navigation mittels NAV2 implementiert und mit einem realen autonomen Rollstuhl getestet werden.

Ziele und Arbeitsschritte

• Einarbeitung in ROS
• Einarbeitung in das Themenfeld der Personennavigation
• Implementierung eines Visibility Layers für NAV2
• Durchführung von Experimenten

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

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

Im Jahr 2020 waren weltweit 43,2 Millionen Menschen von Blindheit und 295,3 Millionen Menschen von leichten bis schweren Sehbehinderungen betroffen. Die Beeinträchtigung der visuellen Wahrnehmung stellt die Betroffenen im Alltag vor vielfältige Herausforderungen, die sich häufig in einer eingeschränkten Teilhabe am täglichen Leben und damit in einer verminderten Lebensqualität äußern.

Ziel des Forschungsprojektes LOMOBI ist die Entwicklung eines interaktiven Assistenzsystems zur Navigation sehbehinderter Menschen im Alltag. Dazu werden Technologien aus dem Bereich des maschinellen Sehens und der mobilen Robotik adaptiert und weiterentwickelt. Als Vorbild dient der in vorangegangenen Forschungsprojekten entwickelte Rucksack zur Unterstützung von Joggern (siehe Bild). Über eine Umgebungserfassung und eine vibrotaktile sowie auditive Schnittstelle (Vibrationsmotoren / Knochenhörer) können Navigationssignale für die Person abgeleitet und übermittelt werden.

Im Rahmen dieser Arbeit soll in Anlehnung an das bestehende System ein neuer Aufbau für das Assistenzsystem basierend auf Anforderungen aus der Literatur und Anforderungen aus vorangegangenen Workshops mit sehbeeinträchtigten Personen konzeptioniert und aufgebaut werden. Die entsprechende Software wird dabei bereits zur Verfügung gestellt, Fokus dieser Arbeit liegt auf der Usability und dem Design. Je nach Vorkenntnisse und Umfang der Arbeit kann die Integration der Software mit betrachtet einbezogen werden, um zur Evaluation eine Nutzerstudie durchführen zu können.

Ziele und Arbeitsschritte

• Literaturrecherche zum Aufbau von Electronic Travel Aids (ETAs)
• Einarbeitung in das bestehende LOMOBI System
• Evaluation der Workshop Ergebnisse hinsichtlich der Nutzeranforderungen (Workshop Ergebnisse liegen vor)
• Ableiten der Anforderungen an den Demonstrator
• Konzeptionierung verschiedener Aufbauten
• Hardwareseitige Implementierung eines oder mehrerer Demonstratoren (Budget steht zur Verfügung)
• Testen des Demonstrators in einer Nutzerstudie

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

• 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 zählt sowohl das am FAPS entwickelte Assistenzsystem für Blinde als auch der am FAPS entwickelte intelligente Rollstuhl.

Für Personennavigation steht der Komfort für die unterstütze Person im Vordergrund. Dafür müssen Komfortfaktoren sowohl für den Passagier als auch für umstehende Personen berücksichtigt werden.

Zur sozialen Navigation von mobilen Robotern stehen verschiedene Simulationen und Navigationsansätze zur Verfügung. Im Rahmen dieser Arbeit sollen die verschiedenen Simulationen und Algorithmen ausprobiert und hinsichtlich des Nutzerkomforts bewertet werden.

Ziele und Arbeitsschritte

• Einarbeitung in ROS
• Einarbeitung in das Themenfeld der Personennavigation
• Literaturrecherche zu bestehenden Navigationsansätzen
• Evaluation verschiedener Situationen und Konventionen in denen eine Verhaltensplanung notwendig ist
• Weiterentwicklung das Behaviortree für das Blindenassistenzsystem LOMOBI und/oder intelligenten Rollstuhls
• Evaluation des Implementierten Behaviortree

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