Nutzerzentrierte Entwicklung einer freihändigen Steuerung für Mensch-Roboter-Systeme zur ergonomischen Unterstützung von Arbeitstätigkeiten in der Produktion

  • User-centred development of a hands-free control system for humon-robot systems for ergonomic support of work activities in production

Nelles, Jochen; Nitsch, Verena (Thesis advisor); Weidner, Robert (Thesis advisor)

Aachen : Shaker (2020)
Buch, Doktorarbeit

In: Schriftenreihe Industrial engineering and ergonomics 36
Seite(n)/Artikel-Nr.: xix, 501 Seiten : Illustrationen, Diagramme

Dissertation, RWTH Aachen University, 2020

Kurzfassung

Der demografische Wandel und sowie die Schrumpfung und Alterung der Bevölkerung beeinflussen das Arbeitskräftepotenzial in Deutschland. Daher ist es erforderlich, das Arbeitskräftepotenzial besser auszuschöpfen und Maßnahmen zu entwickeln, die die Inklusion von Menschen mit Behinderung fördern sowie Arbeitspersonen in der Montage menschengerecht unterstützen. Das Ziel der Forschungstätigkeit, welche in dieser Dissertationsschrift beschrieben wird, ist die nutzerzentrierte Entwicklung einer freihändigen Steuerung für Mensch-Roboter-Systeme zur ergonomischen Unterstützung von Arbeitstätigkeiten in der Produktion. Hierzu wurde im Rahmen eines nutzerzentrierten, iterativen Prozesses gemäß DIN EN ISO 9241-210 eine freihändige kopfbasierte Roboter- und Greifersteuerung basierend auf Kopfbewegungen und -gesten gestaltet und evaluiert. Zur Erhöhung der Inklusion von Menschen mit körperlicher Behinderung wurde exemplarisch ein MRK-Büro-Arbeitsplatz gestaltet und mit Tetraplegikern und Arbeitspersonen zweier Altersgruppen empirisch untersucht. Die aus den empirischen Studien gewonnenen Erkenntnisse zeigen, dass der MRK-Büro-Arbeitsplatz sowohl aus technisch-funktionaler Sicht, als auch aus arbeitswissenschaftlicher Perspektive dafür geeignet ist, bei Tetraplegikern die Teilhabe am Berufsleben zu erhöhen. Ebenfalls wurde eine Eignung für Arbeitspersonen festgestellt. Darüber hinaus wurden für das Anwendungsszenario der Unterstützung von Arbeitspersonen in der Montage exemplarisch ein MRK-Montage-Arbeitsplatz entwickelt und ein Funktionstest durchgeführt. Zusätzlich wurden die für die Mensch-Roboter-Interaktion verwendeten Kopfbewegungen und -gesten mittels Motion-Capture hinsichtlich der Belastung und anhand von Oberflächen-Elektromyographie bezüglich der resultierenden muskulären Beanspruchung untersucht. Hierbei konnte gezeigt werden, dass die verwendeten Kopfbewegungen und -gesten maximal zulässige Körperkräfte nicht überschreiten. Daraus folgt, dass die untersuchten Kopfbewegungen und -gesten für die Mensch-Roboter-Interaktion geeignet sind.

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