“Technik zum Menschen bringen” – Unter diesem Titel startete im Jahre 2014 ein vom Bundesministerium für Bildung und Forschung unterstütztes Forschungsprojekt zur Entwicklung eines Handwerker-Kraftsystems mit adaptiver Mensch-Maschine-Interaktion.

Dieser “dritte Arm” zur Unterstützung bei körperlich anstrengenden Arbeiten sollte als Gesamtsystem vor allem drei Funktionen erfüllen: Erstens die Kraftunterstützung zur Lastreduktion und Verringerung der Ermüdung, zweitens die Fusion verschiedener Messgrößen zur Positionserfassung und Projektion relevanter Informationen in den Arbeitsraum (Augmentierung), drittens eine intuitive Nutzung und die adaptive Anpassung an verschiedene Nutzer und Arbeitsumgebungen.

Besondere Aufmerksamkeit galt der Augmentierungsfunktion, angelehnt an Augmented Reality Systeme (AR). Als wesentlicher Bestandteil des »dritten Arms« vermittelt diese Funktion dem Handwerker via Einblendungen Informationen über zu verrichtende Arbeiten. 

Würth Elektronik CBT war Koordinator des Forschungsprojekts

Das auf drei Jahre angelegte Forschungsprojekt wurde jetzt erfolgreich abgeschlossen. Verbundkoordinator war das Unternehmen Würth Elektronik Circuit Board Technology (CBT), Partner waren das Karlsruher Institut für Technologie (KIT), das Mechatronik-Zentrum Hannover (MZH), die Robert Bosch GmbH in Renningen sowie weitere Beteiligte aus Industrie und Handwerk.

“Die Würth Elektronik CBT war in der Rolle des Gesamtprojektkoordinators und als Technologieanbieter für die technische Umsetzung der Sensorik, die Entwicklung und Herstellung von Elektronik und die Konstruktion sowie die Bereitstellung von Demonstratoren verantwortlich”, erläutert Dr. Jan Kostelnik, Leiter von Forschung und Entwicklung bei Würth Elektronik CBT.

Im Laufe des Projekts wurden zunächst verschiedene Möglichkeiten untersucht, leiterplattenbasierte Dehnmessstreifen mit flexiblen Carbonpasten auf flexiblen Subtraten umzusetzen. Ein in dieser Technologie aufgebauter mehrachsiger Kraftsensor sollte messen, welche Kräfte bei jeder Bewegung des Handwerkers auf das Exoskelett wirken. “Dies geschieht, indem die Biegung einer flexiblen Polyimid-Leiterplatte und die einwirkenden Kräfte miteinander in Bezug gesetzt werden”, verdeutlicht Kostelnik.

Weitergehende Arbeiten umfassten die Entwicklung eines komplexen Sensor- und Aktorkonzepts, also die Auslegung eines geeigneten Antriebs auf die erwarteten Einflussgrößen, wie zum Beispiel die Gewichtskräfte, die durch schwere Maschinen entstehen und die bisher durch den Handwerker getragen werden mussten. Das Sensor- und Aktorkonzept wurde in Zusammenarbeit mit dem Projektpartner MZH festgelegt.