Robot}air{: Praxistaugliches Boden-Luft-Servicerobotiksystem für Inspektion von industrieller Druckluftversorgung und Verbesserung der Arbeitsumgebungsfaktoren am Beispiel der Automobilproduktion

Ziel des Forschungsprojektes Robot}air{ ist die Entwicklung und Evaluation eines prototypischen, kostengünstigen Boden-Luft-Servicerobotersystems für die Detektion und Ortung von Druckluftleckagen zwecks nachhaltiger Ressourcen- und Energienutzung sowie für die Erfassung von Arbeits­umgebungs­faktoren zur Sicherstellung gesunder Arbeitsbedingungen und Steigerung der Produktivität. Durch die regelmäßige Inspektion von Druckluftanlagen werden frühzeitig Lecks entdeckt, dadurch Verluste und der Primärenergieeinsatz verringert, was sich wiederum positiv auf den CO₂-Ausstoß und das Klima auswirkt. Auch in der Gebäudetechnik sollen durch roboterbasierte multimodale Kartierung der klimatischen Lokalsituation Einsparmöglichkeiten identifiziert und realisiert werden und damit ein Beitrag zu nachhaltiger Klimapolitik geleistet werden.

Aufgrund schlechter räumlicher Erreichbarkeit, geringer Produktrelevanz und geringer Energiekosten wurde dies bisher oft vernachlässigt. In verschiedenen Studien wurden die wirtschaftliche Signifikanz und der große adressierbare Markt dokumentiert, wie auch eine Potentialabschätzung der Volkswagen AG und eine Kostenabschätzung der Forschungspartner auf Basis der EFFIROB-Systematik zeigt.

Das Projektkonsortium besteht aus Forschungs-, industriellen Entwicklungs- und Anwendungspartnern, die im Verbund alle notwendigen wissenschaftlichen und industriellen Kompetenzen im Bereich mobiler Robotik, Mensch-Maschine-Interaktion, Messtechnik, Anlageninspektion und -betrieb, Druckluftsysteme sowie Arbeitswissenschaft bündeln. Gemeinsam mit den Anwendungspartnern werden die Anforderungen erhoben und ein Systemprototyp erstellt, dessen robuste Funktionsweise und Gebrauchstauglichkeit im Labor und in Feldstudien in der Automobilindustrie evaluiert wird.

Am Projekt beteiligte Wissenschaftler

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Ludger Schmidt

Kooperationspartner

Fachgebiet Mess- und Regelungstechnik der Universität Kassel
Volkswagen AG, Volkswagen Werk Kassel, Baunatal
Fraunhofer-Institut für Kommunikation, Informationsverarbeitung und Ergonomie, Wachtberg
SONOTEC Ultraschallsensorik Halle GmbH, Halle (Saale)
AIBOTIX GmbH, Kassel
Ingersoll Rand GmbH, Oberhausen
S-ELEKTRONIK GmbH & Co. KG, Wangen im Allgäu

Förderung und Laufzeit

Bundesministerium für Bildung und Forschung, 1 / 2013 - 12 / 2015

FREE: Freizeit- und Eventverkehre mit intermodal buchbaren Elektrofahrzeugen

FREE setzt sich mit der Analyse, Gestaltung, Nutzung und Evaluation verschiedener kooperierender Verkehrsmittel unter Einbezug der E-Mobilität im Bereich des Freizeit- und Veranstaltungsverkehrs auseinander und ist deutschlandweit das erste Vorhaben seiner Art. Ziel ist die Integration verschiedener nachhaltiger Mobilitätsangebote für den Besuch von Freizeitzielen und Veranstaltungen und bezieht sich auf den gesamten Mobilitätsprozess von der Information und Buchung bis zur realisierten Ortsveränderung. Neuartig ist die Integration eines zentralen, integrierten Buchungssystems, mit dem neben Hotelzimmern auch Zusatzmodule wie die Nutzung von Fahrzeugen und Veranstaltungsverkehren gebucht werden können. Die Mobilitätsangebote umfassen Tram und Bus, E-Bus, E-Pkw, Pedelec und Leihfahrräder inklusive der Ladeinfrastruktur für E-Fahrzeuge.

Das Fachgebiet Mensch-Maschine-Systemtechnik wird die benutzer- und aufgabengerechte Entwicklung des Informations- und Buchungssystems in verschiedenen Arbeitspaketen wissenschaftlich-methodisch unterstützen. Die Aufgabe des Informations- und Buchungssystem ist es, den gesamten E-Mobilitäts­prozess der Zielgruppe von der Information und Buchung der Mobilitätsbausteine bis zur realisierten Ortsveränderung bestens zu ermöglichen. Dafür sollen eine Webportal-Lösung und eine Lösung für Mobilgeräte entwickelt werden, um den verschiedenen Bedürfnissen der Zielgruppe in unterschiedlichen Kontexten gerecht zu werden.

Am Projekt beteiligte Wissenschaftler

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Ludger Schmidt
Romy Kniewel, M. F. A.
Dipl.-Ing. Manuel Radziwill

Kooperationspartner

Regionalmanagement Nordhessen GmbH, Kassel
Kasseler Verkehrs-Gesellschaft AG, Kassel
Städtische Werke AG, Kassel
E.ON Mitte AG, Kassel
Heinrich Müller ebikes mieten+mehr, Kassel
Nordhessischer Verkehrs-Verbund, Kassel
Stadt Kassel – Straßenverkehrs- und Tiefbauamt, Kassel
Fachgebiet Verkehrsplanung und Verkehrssysteme der Universität Kassel

Förderung und Laufzeit

Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung, 10 / 2012 - 9 / 2015

TAAndem: AAL-Weiterbildung im Tandem

Der demografische Wandel in Deutschland stellt die Gesellschaft schon heute vor große Heraus­forderungen. Zu den Konsequenzen des demografischen Wandels gehören die steigende Zahl von unterstützungsbedürftigen älteren Menschen und ein Mangel an qualifizierten Fachkräften im erwerbs­fähigen Alter. Als Lösungsansatz bietet sich die Entwicklung sogenannter Altersgerechter Assistenz­systeme für ein selbstbestimmtes Leben – kurz AAL – an. Diesem  Themenfeld widmet sich das Forschungsprojekt „TAAndem - AAL-Weiterbildung im Tandem“. Es geht in diesem Projekt darum, die Potenziale innovativer technischer Entwicklungen für altersgerechte Assistenz­systeme zu erschließen und in die Praxis zu überführen.

Dafür sollen Beschäftigte in unterschiedlichen AAL-Berufsfeldern im Rahmen von Weiter­bildungs­maßnahmen lernen, die neuen technischen Möglichkeiten so zu gestalten, anzubieten und einzusetzen, dass die tatsächlichen Bedürfnisse und Wünsche der zu unterstützenden Menschen volle Berücksichtigung finden. Beschäftigte mit medizinischen, pflegerischen und sozialen Berufskenntnissen (z.B. Pflegekräfte) sollen mit technisch qualifizierten Personen (z.B. Handwerkern) für die Bearbeitung praktischer Projekt­aufgaben zusammenkommen. Zudem sollen Verbindungen zur Universitätslehre und Hoch­schul­bildung und damit zu den zukünftigen Entwicklern von Assistenzsystemen geknüpft werden. Dabei soll der didaktische Ansatz des Tandemlernens aufgegriffen werden, bei dem Paare aus unterschiedlich qualifizierten Teilnehmern sich gegenseitig im Lernprozess anhand von konkreten Fallbeispielen unterstützen.

Beispielsweise können:

• eine Architektin und ein Physiotherapeut die Konfiguration und Einbauplanung eines Treppenlifts für eine gehbehinderte Seniorin vornehmen,

• ein Altenpfleger und ein Elektromeister die Ausrüstung von Fahrstühlen in einem Heim für Sehbehinderte planen,

• ein Pflegedienstleiter und ein Mechatronik-Student ein Hausnotruf- und Einsatzleitsystem konfigurieren,

• ein Berater einer Krankenversicherung und die Geschäftsführerin eines Medizinprodukteunternehmens eine Computertastatur für Parkinsonpatienten anpassen und
  

• eine Krankenschwester und eine Informatikerin ein sensorgesteuertes Informationssystem für Diabetiker entwickeln.

Am Projekt beteiligte Wissenschaftler

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Ludger Schmidt
Laura Ackermann, M. Sc.
Melanie Heußner, M. A.
Dipl.-Psych. Julia Malinka

Kooperationspartner

Fachgebiet Wirtschaftsinformatik der Universität Kassel
INNIAS Institut für nachhaltige, innovative und angewandte Systemtechnik GmbH & Co. KG, Frankenberg/Eder
Kreishandwerkerschaft Waldeck-Frankenberg, Korbach
DAFZ Diakonisches Aus- und Fortbildungszentrum für Altenarbeit, Hofgeismar
Flobo Qualitätsmanagement Organisationsentwicklung, Hofgeismar

Förderung und Laufzeit

Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) , 1 / 2012 - 12 / 2014

Weitere Informationen zum Projekt

www.taandem.de

E2V: Elektromobilitätskonzept mit teilautonomen Fahrzeugen 

Das zweirädrige Elektrofahrzeug E2V soll eine Lösung für die Mobilität in Gebieten schaffen, die außer­halb der öffentlichen Verkehrsräume liegen, wie zum Beispiel in Parklandschaften, Flughäfen oder Fußgänger­zonen. Personen, die zum erstem Mal einem solchen Fahrzeug gegenüberstehen und unter Umständen auch in ihrer körperlichen Beweglichkeit eingeschränkt sind, sollen damit ein ihnen noch unbekanntes Gebiet erkunden und dazu touristische Informationen erhalten. Für die Akzeptanz bei dieser Zielgruppe und den sicheren Einsatz des Fahrzeugs sind eine intuitive Benutzbarkeit, Fahrer­assistenz­funktionen und die kontextsensitive Bereitstellung von touristischen Informationen mit einer interaktiven Mensch-Maschine-Schnittstelle notwendig.

• Touristische Information für die Nutzer wie Hinweise, Bilder, Hintergrundinformationen, die jeweils auf die individuellen Bedürfnisse zugeschnitten werden und kontextsensitiv zum richtigen Zeitpunkt oder am richtigen Ort dargeboten werden.
• Bedienungsrelevante Information für die Nutzer wie Informationen durch das Fahrzeug zu Handhabung, Ausleihbedingungen, Verkehrsregeln, Grenzen des Verkehrsbereiches, Sicherheitsaspekten, die auf Anfrage, bei Bedarf oder bei drohender Fehlbedienung ausgegeben werden.
• Informationen über das Fahrzeug zur Darstellung in einer Zentrale des Flottenbetreibers wie Position, Ladezustand, Unterstützungsbedarf der Nutzer.

In diesem Forschungs- und Entwicklungsprojekt werden zunächst die Informations- und Interaktions­bedürfnisse der zukünftigen Nutzer und Betreiber ermittelt, dann geeignete Mensch-Maschine-Schnittstellen entworfen und in Prototypen umgesetzt. Abschließend wird die Machbarkeit und Akzeptanz dieses neuen Fahrzeugkonzeptes unter Beteiligung von Nutzern und Betreibern in einer Pilot­studie untersucht.

Das Projekt E2V ist Teil der Aktivitäten des fachbereichsübergreifenden Forschungsverbunds Fahrzeug­systeme (FAST) der Universität Kassel.

Am Projekt beteiligte Wissenschaftler

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Ludger Schmidt
Rolf Braun, M. Sc.

Kooperationspartner

Fachgebiet Fahrzeugsysteme und Grundlagen der Elektrotechnik der Universität Kassel
Fachgebiet Anlagen und Hochspannungstechnik der Universität Kassel
Fachgebiet Leichtbau-Konstruktion der Universität Kassel
Fachgebiet Elektrische Energieversorgungssysteme der Universität Kassel
FINE Mobile GmbH, Rosenthal
Ernst Hombach GmbH & Co. KG, Uehlfeld
E.ON Mitte AG, Kassel
Hymer Leichtmetallbau GmbH & Co. KG, Wangen
Hella KGaA Hueck & Co., Lippstadt
Krebs und Aulich GmbH, Derenburg

Förderung und Laufzeit

Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) , 8 / 2011 - 7 / 2014

EventWalker: Individualisierbarer Informationswegweiser für Großveranstaltungen und touristische Events unter Anwendung mobiler Endgeräte

In diesem Projekt wird eine internetbasierte Applikation für Smartphones entwickelt, die dem Besucher einer Großveranstaltung oder anderer touristischer Events eine Vielzahl von Informations- und Kommunikations­möglichkeiten bietet. Diese Applikation ist als ein intelligenter, praktischer Event-Begleiter zu verstehen, mit dem Veranstaltungsbesuche zu individuellen Erlebnissen werden können.

Der „EventWalker“ soll in einer ersten Version im documenta-Jahr zur Verfügung stehen. Eine verbesserte Version soll dann im Festjahr 2013 zu den 1100-Jahr-Feierlichkeiten der Stadt Kassel erhältlich sein. Die App zielt darauf ab, einheimische und auswärtige Besucher auf Basis ihrer individuellen Interessen dabei zu unterstützen, mit Hilfe von GPS Sehens­würdigkeiten zu finden und an Führungen, Informationsveranstaltungen oder Festakten teil­zunehmen. An spezifischen Veranstaltungsorten platzierte Barcodes sollen mit der Smartphone-Kamera gelesen werden können und so Zugang zu weiteren Details über Sehenswürdigkeiten oder zusätzlichen Dienstleistungen bieten. Der „EventWalker“ soll zum Beispiel folgende Fragen beantworten können: Wo gibt es die Möglichkeit prominente Persönlichkeiten zu sehen? Ist jemand aus meiner Heimat auf dieser Veranstaltung? Gibt es hier Personen mit ähnlichen Interessen, mit denen ich mich austauschen könnte? Insbesondere die sozial vernetzenden, kommunikativen Komponenten des „EventWalkers“ sind neuartig für diese Art von Applikation.

Das Fachgebiet Mensch-Maschine-Systemtechnik der Universität Kassel bringt seine Expertise in der gebrauchstauglichen Gestaltung von Mensch-Maschine-Systemen in das Projekt ein und nutzt es als konkretes Fall- und Umsetzungsbeispiel eines methodisch geleiteten benutzerorientierten Gestaltungs­prozesses. Dazu gehören Anforderungsanalysen, die Erstellung von Nutzungsszenarien, die ergonomische Gestaltung der Smartphone-Benutzungsschnittstelle und die prototypische Realisierung der Mensch-Maschine-Interaktion, um frühzeitig im Entwicklungsprozess ein Nutzerfeedback einholen zu können. In einer Evaluationsphase werden Usability Tests und Feldstudien durchgeführt. Der „EventWalker“ soll später kostenfrei über einen der sogenannten App-Stores erhältlich sein.

Am Projekt beteiligte Wissenschaftler

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Ludger Schmidt
Romy Kniewel, M. F. A.

Kooperationspartner

Trout GmbH, Kassel
Kassel Marketing GmbH, Kassel

Förderung und Laufzeit

LOEWE - Landes-Offensive zur Entwicklung Wissenschaftlich-ökonomischer Exzellenz, Land Hessen, 4 / 2011 - 8 / 2013

VENUS: Gestaltung technisch-sozialer Vernetzung in situativen ubiquitären Systemen

Das Projekt VENUS wird im Rahmen der 2. Förderstaffel der hessischen Landes-Offensive zur Entwicklung Wissenschaftlich-ökonomischer Exzellenz (LOEWE) von 2010-2012 gefördert.

Viele Bereiche des privaten und persönlichen Lebens sind bereits von IT-Anwendungen durchdrungen. Das Internet ist für viele Menschen zu einem Bestandteil des täglichen Lebens geworden und dazu bieten immer mehr Handys ihren Nutzern High-Speed-Internetzugang. Dazu haben Soziale Netzwerke die Beziehungen zwischen Menschen beeinflusst und werden auch weiterhin das Zusammenleben mit neuen Formen der Kommunikation, Koordination und Interaktion bereichern. Dabei schreitet die Computerisierung und Vernetzung des Alltagslebens kontinuierlich und zügig voran.

Der Visionär Mark Weiser schrieb bereits 1991: Ubiquitous Computing Technologien „weave themselves into the fabric of everyday life until they are indistinguishable from it“. Im Ubiquitous Computing wird die Bereitstellung und die Verarbeitung von Informationen ein Teil der umgebenden Infrastruktur. Informationen und Dienste sind universell verfügbar, wobei die Technologie in den Hintergrund rückt. Sie bietet dabei kundenspezifische Dienste an, die an die Bedürfnisse der Nutzer angepasst sind.

Aus technischer Sicht führt Ubiquitous Computing (UC) zu kontextsensitiven Anwendungen, die sich während der Laufzeit an die aktuelle Umgebung anpassen können und so die Nutzer mit auf die Situation zugeschnittenen Diensten versorgt. Infolgedessen gehen Ubiquitous Computing und Selbstadaptivität Hand in Hand. Dies impliziert eine Vielzahl von technischen und nicht-technischen Konsequenzen. Die universelle Verfügbarkeit von Diensten und die dazugehörige Selbstanpassung von Anwendungen schaffen neue Herausforderungen, die eindeutig nicht nur technischer Natur sind.

Das Ziel von VENUS ist es, den Gestaltungsprozess von zukünftigen vernetzten ubiquitären Systemen, welche sich durch kontextsensitives und selbstadaptives Verhalten auszeichnen, zu erforschen. Das Projekt will die Grundlagen solcher Systeme erforschen und will insbesondere eine Gestaltungsmethodik erstellen, die die Entwicklung von sozialverträglichen Ubiquitous Computing Anwendungen unterstützt, d.h. Anwendungen, die nicht nur die funktionalen Anforderungen erfüllen, sondern auch die gegebenen Benutzeranforderungen bezüglich der Benutzerfreundlichkeit, des Vertrauens und der gesetzlichen Bestimmungen einhalten. Folglich konzentriert sich VENUS auf die Interaktionen zwischen der neuen Technologie, dem individuellen Nutzer und der Gesellschaft. Das langfristige Ziel von VENUS ist die Schaffung einer umfangreichen interdisziplinären Entwicklungsmethodik für die Gestaltung von Ubiquitous Computing Systemen.

VENUS befasst sich mit den Grundlagen, der Gestaltungsmethode und den Auswertungen von kontextsensitiven, selbstadaptiven Ubiquitous Computing Anwendungen, die technische sowie nicht-technische Anforderungen erfüllen. Das Arbeitsprogramm ist in die Arbeitsgruppen Grundlagen, Methoden und Labor, eingeteilt.
Im Arbeitsbereich Gestaltungsaspekte werden wir auf dem aktuellen Stand der Technik der beteiligten Forschungsgebiete aufbauen und diesen im Hinblick auf die besonderen Anforderungen der situativen Ubiquitous Computing Anwendungen erweitern.
Im Arbeitsbereich Methodik werden wir eine allgemeine, interdisziplinäre Gestaltungsmethodik entwickeln, die alle Phasen des Softwarelebenszyklus abdeckt. Die einzigartige, unverwechselbare Besonderheit dieser Methodik wird die Integration von nicht-technischen Merkmalen in den Entwicklungsprozess sein.
In Arbeitsbereich Labor werden wir die Gestaltungsmethodik erproben und Demonstratoren von innovativen, kontextbewussten, selbstadaptiven Ubiquitous Computing Anwendungen erstellen und testen.

Das Fehlen einer systematischen Entwicklungsmethodik, die neben den technischen Anforderungen auch die gesellschaftliche Akzeptanz berücksichtigt, ist eine große Herausforderung für die Entwicklung von neuen Technologien wie zum Beispiel Ubiquitous Computing Systeme. VENUS will eine umfangreiche Lösung in Form einer interdisziplinären und integrativen Methodik für die Entwicklung von Ubiquitous Computing Systemen bereitstellen. Diese Methodik wird die Entwicklung der neuen Ubiquitous Computing Anwendungen kräftigen, die die technischen und nicht-technischen Benutzererwartungen erfüllen.

Am Projekt beteiligte Wissenschaftler

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Ludger Schmidt
Dipl.-Biol. Kay Behrenbruch
Sebastian Hoberg, M. Sc.
Romy Kniewel, M. F. A.

Kooperationspartner

Fachgebiet Kommunikationstechnik der Universität Kassel
Fachgebiet Öffentliches Recht der Universität Kassel
Fachgebiet Verteilte Systeme der Universität Kassel
Fachgebiet Wirtschaftsinformatik der Universität Kassel
Fachgebiet Wissensverarbeitung der Universität Kassel

Förderung und Laufzeit

LOEWE - Landes-Offensive zur Entwicklung Wissenschaftlich-ökonomischer Exzellenz, Land Hessen, 1 / 2010 - 12 / 2013

Weitere Informationen zum Projekt

www.uni-kassel.de/eecs/iteg/venus

RoboGas^Inspector: Simulationsgestützter Entwurf und Evaluation eines Mensch-Maschine-Systems mit autonomen mobilen Inspektionsrobotern zur Gasleck-Ferndetektion und -ortung in technischen Anlagen

Um Schäden an Menschen, Umwelt und Investitionsgütern zu verhindern, müssen aus Anlagen und Infrastruktur­einrichtungen möglicherweise austretende gesundheitsgefährdende oder explosionsfähige Gemische bildende Gase schnell und sicher detektiert und geortet werden.

Ziel des Projektes RoboGasInspector ist es, ein innovatives Mensch-Maschine-System mit kooperierenden, mit Gasfernmesstechnik und lokaler Intelligenz ausgestatteten Inspektionsrobotern zu entwickeln und zu evaluieren, in dem die Detektion und Ortung von Gaslecks weitgehend autonom von mobilen Robotern bewältigt werden kann. Die Weiterentwicklung der Sensortechnik eröffnet hier mit IR-optischen Fern­mess­verfahren neue Potentiale.

Nicht nur aus wirtschaftlichen Gründen, sondern auch vor dem Hintergrund einer Entlastung des Menschen von repetitiven Routineaufgaben bei gleichzeitig besserer Abdeckung des meist weitläufigen Inspektions­gebietes ist die Entwicklung neuartiger Inspektionstechnologien und die Konzentration der Flexibilität und Leistungsfähigkeit menschlicher Operateure auf die leitende Kontrolle des technischen Systems erstrebenswert.

Unter Leitung der Fachgebiete Mensch-Maschine-Systemtechnik sowie Mess- und Regelungstechnik der Universität Kassel arbeiten in diesem Verbundprojekt als Forschungspartner die Bundesanstalt für Material­forschung und -prüfung und das Fraunhofer-Institut für Kommunikation, Informationsverarbeitung und Ergonomie sowie als industrielle Entwicklungspartner die telerob Gesellschaft für Fernhantierungstechnik und die auf Fernmesstechnik spezialisierten Firmen Adlares GmbH und Hermann Sewerin GmbH zusammen. Als Anwendungs­partner sind mit der PCK Raffinerie GmbH und Wingas GmbH Betreiber großer petro­chemischer Anlagen und Versorgungsnetzwerke beteiligt.

Die vorgesehenen Demonstrations- und Evaluationsfälle wurden so ausgewählt, dass ein Transfer auf ver­schiedene weitere Anwendungen und somit eine erhöhte Breitenwirkung der Ergebnisverwertung möglich ist. 

Am Projekt beteiligte Wissenschaftler

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Ludger Schmidt 
Liubov Cramar, M. Sc.
Dipl.-Inf. Jens Hegenberg

Kooperationspartner

Fachgebiet Mess- und Regelungstechnik der Universität Kassel
Fraunhofer-Institut für Kommunikation, Informationsverarbeitung und Ergonomie FhG-FKIE, Wachtberg 
BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, Berlin
telerob Gesellschaft für Fernhantierungstechnik mbH, Ostfildern
ADLARES GmbH, Teltow
Hermann Sewerin GmbH, Gütersloh
WINGAS GmbH und Co. KG, Kassel
PCK Raffinerie GmbH, Schwedt / Oder

Förderung und Laufzeit

Technologieprogramm "AUTONOMIK - Autonome und simulationsbasierte Systeme für den Mittelstand", Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie, 12 / 2009 - 5 / 2013

Weitere Informationen zum Projekt

www.robogasinspector.de