SMART WORLD

Absence from work due to overloading of the musculoskeletal system causes high costs and lower quality of life of manual workers. Classical (rigid link) body-worn exoskeletons can help to reduce critical loading but show many disadvantages, preventing exoskeletons from extensive use in industrial environments. Within the development, we elaborated limiting factors to introduce exoskeletons to industrial environments and present a novel pneumatic soft actuator system (shoulder, elbow, wrist, finger) designed and built by the stated requirements. The presented PowerGrasp system is a very robust modular soft-robotic arm exosuit sting of robust fabric with embedded rubber tubes as pressure chambers and soft-electronics. By inflating the tubes via pressure-control valves, it is possible to vary the stiffness of the chambers, which can be effectively used to generate assisting forces and moments at human joints. By using a joint based pressure control, it is possible to decrease the physical demand of overhead working for the wearer. Although the system is designed for industrial overhead assembly, it can also be used in rehabilitation, craftsmanship and construction due to its portable and stand-alone concept. Finally, an evaluation study of the overall system has been conducted, showing very high user acceptance and usability.

Technische Unterstützungssysteme, wie softorthetische Assistenzroboter oder Exoskelette, bilden eine zusätzliche Ebene in der Interaktion zwischen Mensch und Umwelt. Die Kenntnis über den Zustand von physikalischen Größen in dieser Ebene ermöglicht den Einsatz von aktiven, geregelten Unterstützungsmechanismen. Im Kontext körpernaher Unterstützungssysteme und in der Soft-Robotik ist es daher erforderlich „Soft-Sensorik“-Systeme zu entwickeln, die neue Möglichkeiten in der Konstruktion und Anwendung eröffnen. SmartSensX ist die Umsetzung eines Sensornetzwerks bestehend aus einer Haupteinheit und mehreren körpernah getragenen Sensormodulen mit Inertialsensoren. Die Sensormodule haben den Charakter von eingebetteten Systemen, sie können während des Betriebs aus- oder zugesteckt werden (Plug and Play). Das Konzept ermöglicht durch ein gemeinsames Übertragungsprotokoll die Integration verschiedenartiger weiterer Sensoren. Die Bitübertragung findet leitungsgebunden auf elastischen, hautverträglichen Leiterplatten aus Polyurethan (TWINflex-Stretch) oder textilintegriert auf e-Textiles statt. Eine weitere Möglichkeit zur Datenübertragung zwischen Haupteinheit und Sensormodulen bietet die USB 3.1 Typ C Schnittstelle. Die Anordnung der Sensormodule erfolgt in einer Bus-Topologie. Eine symmetrische Signalübertragung wird zur Erhöhung der Robustheit gegenüber Störeinstrahlungen genutzt. Die Messwerte des Sensornetzwerks werden in Echtzeit erfasst, aufbereitet und weitergegeben.

It is obvious that this smart electronics can also be used in other applications such as robotics as SmartRobotic. a second skin/second smart skin. To be stretchable like a skin and be able to adapt to different shapes: Stretchable and Conformable - two of the new terms for smart electronics - Smart Skins.

Hybrid System in Foil (HySiF) technology has the potential to combine compact high-performance circuit integration on thin, flexible silicon chips with thin-film large-area components jointly on a polymer foil substrate. In this manuscript, such a HySiF technology demonstrator known as "Smart Skin" is presented. It contains bending stress sensors along with other modular technology components, such as display, wireless communication and thin-film battery, implemented in a thin foil substrate mounted onto a bionic adaptive robot gripper. For demonstration purposes, we have opted for two distinctly different smart-skin systems, i.e. one connected by wires and the second working autonomously. Here, we have presented the fabrication details and test results of the first mentioned fully functional smart-skin demonstrator. For the second generation of smart skin, the feasibility of combining a matrix of thin-film strain gauges and organic thin-film transistors (OTFTs) along with embedding a silicon chip inside the foil is evaluated.

This paper describes the concept of integrating a temperature measurement system into a firefighter glove. The presented module design for textile integration of a complete wireless temperature measurement system with feedback is using a combination of flexible and stiff circuit parts for suitable textile implementation and the sensor design itself whereas feedback and gesture recognition are implemented too [1]. Temperature measurement is separated into a convection and contact part. For convection an absolute temperature measurement has been realized with resistive temperature sensor inside the glove. Contact measurements were done using a fast thermocouple integrated in a textile structure made from Nomex (thermal insulation) and Goretex (membrane). One thermoelectric contact is designed as part of the flex - stiff circuit using a conductor path. The other contact is a Copper-Nickel wire that is soldered onto contact pads. The design has been simulated [2], developed and practical tests have been done. (C) 2012 Elsevier Ltd....Selection and/or peer-review under responsibility of the Symposium Cracoviense Sp. z.o.o.

In diesem Beitrag wird eine, unter Usability-Aspekten entwickelte, intelligente Orthesen-Weste zur Erhöhung der Ergonomie am Arbeitsplatz vorgestellt, insbesondere bei körperlich belastenden Tätigkeiten in Industrie/Gewerbe oder Pflege. Es werden alle relevanten Aspekte der Entwicklung, beginnend mit Usability- und Nutzeranforderungen, über die konstruktive Umsetzung bis hin zur intelligenten Multi-Sensordatenverarbeitung und Bewegungsmustererkennung vorgestellt. Die integrierte Orthesen/Multisensorik-Hardware entstand unter Verwendung neuartiger Carbondrucktechnik und flexiblen Leiterbahnen, auf denen Sensoren aufgebracht sind. Im Rahmen der Bewegungserkennung wird ein Verfahren vorgestellt, welches Regressionspolynome einzelner Bewegungen mit der aktuell durchgeführten Bewegung vergleicht und die Ergonomiegüte der Haltung und Bewegung automatisch bewertet. Ein vom Benutzer konfigurierbares, einfach zu nutzendes, Westen-integriertes, multimodales System gibt dem Anwender eine Rückmeldung über die Bewegungsausführung in Echtzeit.