Ausgangssituation

Im Forschungsprojekt POV.OS wird eine innovative Automatisierungsplattform entwickelt, die durch eine offene Architektur aus Hardware und Software den Einsatz und die Funktionalisierung mobiler Arbeitsmaschinen ermöglicht.
Bei der Entwicklung solcher modernen autonomen mobilen Systeme (AMS) spielen kamera- und KI-basierte Methoden eine zentrale Rolle. Eine Herausforderung in diesem Kontext stellt die Gewinnung der nötigen großen Datenmengen dar. Ihr kann durch den Einsatz von Simulationen und synthetischer Daten begegnet werden. Dabei können aktuelle Entwicklungen im Bereich generativer KI signifikante Vorteile bieten.

Im Rahmen dieser Arbeit soll eine strukturierte Literaturrecherche durchgeführt werden, die den aktuellen Stand der Technik von generativer KI im Kontext simulierter AMS und synthetischer Daten abdeckt. Darauf aufbauend soll ein Konzept zur Weiterentwicklung einer bestehende Methode zur Generierung großer synthetischer Datenmengen unter dem Einsatz generativer KI erstellt werden. Je nach Art der Arbeit, persönlichem Interesse und Vorkenntnissen kann die Weiterentwicklung auch praktisch umgesetzt werden.

Aufgabenschwerpunkte

•  Einarbeitung in die grundlegende Funktionsweise, sowie in aktuelle Limitationen von generativer KI im Kontext simulierter Betriebsumgebungen für autonome mobile System
• Einarbeitung in den Stand der Technik
• Strukturierte Literaturrecherche
  • Vergleich von verschiedenen Search-Strings
  • Forwards-Backwards Search
  • Abstract-basierte Selektion von Publikationen
• Strukturierte Darstellung der Ergebnisse
• Erstellung eines Konzeptes zur Weiterentwicklung einer bestehenden Methode zur Generierung großer synthetischer Datenmengen unter dem Einsatz generativer KI für AMS
• Je nach Art der Arbeit, Vorkenntnissen und persönlichen Interessen Option zur praktischen Evaluierung der gewonnenen Erkenntnisse

Vorkenntnisse und Benefits:

• Interesse an autonomen mobilen Systemen und generativer KI
• Keine Programmierkenntnisse erforderlich
• Sehr gute Deutsch- und Englisch-Kenntnisse (jeweils mindestens B2, besser C1)
• Einstiegsmöglichkeit in generative KI und Robotiksimulation ohne Vor- und Programmierkentnisse

Der Arbeitsumfang kann entsprechend der Art der Abschlussarbeit angepasst werden.

Bewerbungen bitte ausschließlich per Email mit aussagekräftigen Unterlagen (Lebenslauf, vollständige Notenübersicht).

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
• Inbetriebnahme des Simulators HuNavSim und Evaluierung weiterer Simulatoren
• Bewertung bestehender sozial akzeptierten Navigationsalgorithmen hinsichtlich des Passagierkomforts
• Aufzeigen von Schwachstellen bestehender Ansätze hinsichtlich des Passagierkomforts durch Einführung neuartiger Metriken

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
• 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

Fortschritte in der mobilen Robotik ermöglichen immer neue Anwendungsgebiete für mobile Roboter, vom Staubsaugerroboter über autonome Rollstühle bis hin zu fahrerlosen Transportsystemen. Diese Technologien eröffnen neue Möglichkeiten für die Entwicklung von Assistenzsystemen für seh- oder gehbehinderte Menschen, wie zum Beispiel einen Navigationsrucksack oder einen intelligenten Rollstuhl (siehe Bild). Insbesondere für Anwendungen im unmittelbaren Umfeld des Menschen bestehen hohe Anforderungen an die autonome Navigation hinsichtlich der sozialen Akzeptanz und des Komfortempfindens des Nutzers.

Am FAPS werden neue Algorithmen für eine sozialverträgliche und komfortable Personennavigation entwickelt. Aktuelle Aufgaben sind die Evaluierung von Bewertungsmetriken in der Simulation und die Entwicklung und Implementierung von entsprechenden Karten und Pfadplanern für die Navigationsarchitektur des Robot Operating Systems (ROS). Der Forschungsschwerpunkt liegt dabei auf der Navigation z.B. in Form von Kostenkarten oder neuartigen Pfadplanern basierend auf dem Social Force Modell.

Die Arbeiten in diesem Bereich umfassen die Einarbeitung in die Thematik der Personennavigation, die Entwicklung und Implementierung eines der Softwaremodule und dessen Evaluierung an einem realen Demonstrator.

Konkretere Informationen erhalten Sie gerne auf Anfrage per Mail in einem persönlichen Gespräch.

Benefits

• Praktische Entwicklungserfahrung im Bereich autonome Navigation und Umgebungswahrnehmung
• Austausch mit anderen Studierenden am FAPS
• Einblicke in andere Forschungsgebiete
• Anwendungsorientierte Arbeit für den Berufseinstieg
• Flexible Arbeitsweise

Hinweise / Anforderung zur Bewerbung

• Beginn ist jederzeit möglich
• Gute bis sehr gute Kenntnisse auf dem Gebiet der Robotik durch bestandene Prüfung auf diesem Gebiet
• Vorkenntnisse in der Programmierung von C++/Python/ROS von Vorteil
• Bewerbung bitte per Email mit aktueller Notenübersicht und Lebenslauf
• Weitere Informationen auf Anfrage per Mail oder im persönlichen Gespräch

Ausgangssituation

Im Rahmen des Forschungsprojektes POV.OS forscht der Lehrstuhl FAPS an der Entwicklung einer innovativen Automatisierungsplattform als offene Architektur aus Hardware und Software für den Einsatz und die Funktionalisierung von mobilen Arbeitsmaschinen. Die Automatisierungsplattform wird dabei modular und mit offenen Schnittstellen gestaltet, um sich für vielfältige Anwendungsgebiete zu eignen.
Im Rahmen des Projekts werden mehrere Referenzfälle umgesetzt. Exemplarisch für intralogistische Aufgaben wird am Lehrstuhl ein autonomer Routenzugschlepper implementiert.

Im Rahmen des Projekts ist eine Vielzahl spannender Arbeiten zu vergeben. Neben den konkret ausgeschriebenen Arbeiten besteht auch die Möglichkeit einer Initiativbewerbung um besonderen Kompetenzen gerecht zu werden.

Aufgabenstellung

Es sind vielfältige Aufgabenstellungen aus den folgenden Themenkomplexen zu bearbeiten:

• Entwurf und Inbetriebnahme einer kollaborativen Entwicklungsplattform
• Betriebsbegleitende Simulation, Vernetzung und digitaler Zwilling
• Analyse von Anforderungen und Definition von Schnittstellen im Kontext autonomer Arbeitsmaschinen
• Umsetzung autonomer Funktionen auf ROS-Basis als Softwarepakete
• Sensordatenfusion unterschiedlicher Sensortechnologien
• KI-Methoden auf Basis der Fusion von LiDAR- und Kameradaten
• Definition einer sicheren und effizienten Interprozesskommunikation und ROS-Middleware

Vorkenntnisse

• Interesse an autonomen Arbeitsmaschinen und insbesondere autonomer Intralogistik
• Motivation und eigenständige Arbeitsweise
• Sehr gute Deutsch- oder Englischkenntnisse
• Vorerfahrung im gewünschten Themenbereich

Weitere Informationen gibt es gerne in einem persönlichen Gespräch.
Kontaktaufnahme bitte nur per E-Mail und mit aussagekräftigen Unterlagen (Vorschlag für Themenkomplex, Lebenslauf, vollständige Notenübersicht).

Der Arbeitsumfang kann entsprechend der Art der Abschlussarbeit angepasst werden.

Die Robotik entwickelt sich über alle Anwendungsdomänen in der Industrie, in den Dienstleistungsbereichen, in Medizin und Pflege sowie im privaten Umfeld zu einer Schlüsseltechnologie für Wertschöpfung, verbesserte Arbeitsbedingungen und Unterstützung. Überall dort, wo Menschen und autonome technische Systeme kooperieren sollen und wollen, ist eine sozial intelligente und anpassungsfähige Interaktion entscheidend für eine angenehme, effiziente und akzeptiere Zusammenarbeit zwischen Menschen und Maschinen. Gerade im Bereich der sozialen Robotik ergeben sich also enorme Potenziale, die zukünftig den Erfolg von robotischen Applikationen entscheidend beeinflussen werden.

Im Rahmen eines neuen Forschungsprojektes werden wir eine Softwarearchitektur für erziehbare soziale Roboter entwicklen.

Eine Arbeit im Rahmen dieser Forschung umfasst zum Beispiel

Programmierung von Komponenten einer Softwarearchitektur für Soziale Roboter. Oder die Programmierung von Agentensystemen.Die Integration von neuartigen Sensoriken in Roboterplattformen. Oder die Gestaltung von Interaktionsformen mit Robotersystemen.

Wir suchen laufend neue Teammitglieder.

Bei Interesse gerne einen Termin für eine detailierte Vorstellung und gemeinsam Entwicklung möglicher Themen ausmachen.

Vorkenntnisse

Vorkenntnisse in C++ und ROS wären vorteilhaft. Eine Einarbeitung während der Arbeit ist in jedem Fall möglich

Beginn

ab sofort

Im Forschungsbereich Robotik arbeiten wir an neuen Ansätzen um mit Robotersystemen interagieren zu können und sie mittels Teleoperation fernzusteuern. Damit können Roboter nicht nur für neue und komplexe Aufgaben genutzt werden. Sie können vielmehr auch direkt vom Menschen lernen und so neue autonome Fähigkeiten erlangen.

Für unser Forschunsteam suchen wir laufen Studentinnen und Studenten, die Lust haben eine der zahlreichen und herausfordernten Aufgaben zur Weiterentwicklung der Robotik im Rahmen einer studentischen Arbeit anzugehen.

Mögliche Themengebiete für eine studentische Arbeit sind je nach Interesse

• Entwicklung, Konstruktion, Integration und Erprobung mechatronischer Systeme im Anwendungskontext wie z.B. neuartige Greifer
• Augmented Virtuality (AV) bzw. Virtual Reality (VR) für die Multi-Roboter Teleoperation
• Bildverarbeitung zur effizienten Segmentierung und räumlichen Umgebungsbeschreibung mittels Deep Learning Technologien
• Rekonstruktion hochindividueller Handhabungsobjekte anhand Sensordaten sowie Posebestimmung dieser Objekte im Raum
• Autonomes Greifen von Teilen (u.a. auf Basis von Ansätzen des generative Graspings)
• Entwicklung einer Operatorentlastung bei der Teleoperation durch verbesserte Immersion sowie einer prozessspezifischen Wissensintegration auf Basis aktueller Gaming Engines
• Untersuchung von Ansätzen des Human-in-the-Loop (HuITL) Imitation Learnings und Active Learnings zur Adaption von Fähigkeiten durch den Menschen

Bei Interesse gerne einen Termin für eine detailierte Vorstellung möglicher Themen ausmachen.

Vorkenntnisse

Vorkenntnisse in C++ und ROS wären vorteilhaft. Alternativ kann der Schwerpunkt auch auf die Konstruktion, Design oder Mensch Technik Interaktion gelegt werden.

Beginn

ab sofort

Serviceroboter zum Einsatz in den eigenen vier Wänden werden sich zukünftig stark verbreiten. Dabei entstehen besondere Herausforderungen zum Beispiel bei der Navigation durch Wohnräume mit zahlreichen Alltagsgegenständen. Auch die Manipulation der Umwelt mit angepassten Greifern erfordert neuartige Lösungen. In einem ambitionierten Projekt wollen wir eine kostengünstige, wirklich einsetzbare Serviceroboterlösung als Assistenzsystem ältere Personen entwickeln. Dabei ergeben sich zahlreiche spannenden Themensellung im Bereich, Programmierung, Interaktion, und Hardwareauslegung.

Eine Arbeit im Rahmen dieser Forschung umfasst

Ziele von möglichen Arbeiten in dem Projekt sind der Aufbau einer fahrenden Roboterplattform zur Navigation in Wohnumgebungen. Die Integration von Antrieben und Sensoriken in ein Grundgerüst und eine Sprach- und Gesteninteraktion speziell für ältere Nutzende. Wir suchen laufend neue Teammitglieder.

Bei Interesse gerne einen Termin für eine detailierte Vorstellung möglicher Themen ausmachen.

Vorkenntnisse

Vorkenntnisse in C++ und ROS wären vorteilhaft. Alternativ kann der Schwerpunkt auch auf die Konstruktion, Design oder Mensch Technik Interaktion gelegt werden.

Beginn

ab sofort

Die ausgeschriebene Arbeit ist Teil eines Forschungsprojektes, welches sich mit dem Auftreten von White Etching Cracks in Wälzlagern befasst. Prüflager werden gezielt überlastet, während die elektrischen Eigenschaften der Prüflinge mittels hochfrequenter Messtechnik aufgezeichnet werden. Das Spannungssignal weist in unregelmäßigen Abständen Durchschläge gefolgt von einer kapazitiven Wiederaufladung auf, deren Zusammenhang mit den gesuchten Gefügeschäden zu ergründen ist.

Die so aufgezeichneten Messdaten sollen automatisiert nach Spannungsdurchschlägen durchsucht und deren Charakteristiken ermittelt werden. Ziel der Arbeit ist eine Charakterisierung der Zeitreihen auf Basis der Durchschläge hinsichtlich des Zustandes der Prüflager. Im Idealfall kann die Messdatenauswertung auf eine Echtzeit-Überwachung ausgedehnt werden, wodurch es ermöglicht würde, bereits während eines Prüflaufes das Vorhandensein der Gefügeschäden zu ermitteln.

Der Umfang und Inhalt der zu erreichenden Ziele kann dabei an die Art der studentischen Arbeit und das vorhandene Vorwissen angepasst werden.

Studierende sollten Interesse an der Programmiertätigkeit allgemein sowie der Datenverarbeitung in Python haben und eine selbstständige Arbeitsweise mitbringen. Grundkenntnisse in oben genannten Themengebieten sind vorteilhaft.

Bei dieser studentischen Arbeit handelt es sich um eine Kooperation mit der Professur für Fluidsystemtechnik.

Die ausgeschriebene Arbeit ist Teil eines Forschungsprojektes, welches sich mit dem Auftreten von White Etching Cracks in Maschinenelementen befasst. Im Zuge dessen müssen Prüflager aufwändig unter einem Mikroskop nach Gefügeschäden untersucht werden – eine Arbeit, die zu einem großen Teil durch maschinelles Sehen durchgeführt werden kann.

Im Rahmen der Arbeit soll eine bereits bestehende Python-Anwendung entweder verbessert oder durch eine performantere ersetzt werden. Ziele dabei sind ein robustes Bild-Stitching, die Erkennung sowie Charakterisierung von Gefügeschäden und eine Feature-Extraktion, um die Datenauswertung der Prüfläufe zu unterstützen.

Der Umfang und Inhalt der zu erreichenden Ziele kann dabei an die Art der studentischen Arbeit und das vorhandene Vorwissen angepasst werden.

Studierende sollten Interesse an der Programmiertätigkeit allgemein sowie der Bildverarbeitung in Python haben und eine selbstständige Arbeitsweise mitbringen. Grundkenntnisse in oben genannten Themengebieten sind vorteilhaft.

Bei dieser studentischen Arbeit handelt es sich um eine Kooperation mit der Professur für Fluidsystemtechnik.

In dieser Arbeit soll ein Handexoskelett entwickelt werden, das Menschen mit Handbeeinträchtigungen beim Greifen assistiert.

Es handelt sich um die Fortsetzung einer vorangegangenen Arbeit, in welcher ein Exoskelett für den Zeigefinger aufgebaut und erprobt wurde. Folglich kann auf die geschaffenen Grundlagen und Konzepte zurückgegriffen werden.

Kontext

Weltweit sind ca. 50-60 Millionen Menschen in ihren Aktivitäten des täglichen Lebens (ADL) aufgrund von Handbeeinträchtigungen infolge eines Schlaganfalls oder einer Rückenmarksverletzung eingeschränkt. Aufgrund von Lähmungen können die Betroffenen keine Handbewegungen ausführen, die für die ADL (z.B. Essen zubereiten, Kleidung anziehen) notwendig sind. Deshalb stehen Menschen mit Handbeeinträchtigungen vor Herausforderungen, die kaum zu bewältige sind. Es ist weithin akzeptiert, dass Exoskelette dazu beitragen können, diese Handbeeinträchtigungen aufzulösen. Handexoskelette sind robotische Orthesen, die an der Hand befestigt sind und Kräfte erzeugen, um die Ausführung einer beabsichtigten Bewegungen zu unterstützen.

Am Lehrstuhl FAPS wollen wir ein eigenes, neues Handexoskelett aufbauen, um Studien zur direkten Bewegungssteuerung über eine myoelektrische Schnittstelle durchzuführen zu können.