Forschungsbereich | Systemtheorie und Mechatronik
Forschungs- & Entwicklungsschwerpunkte
➤ Modellbildung und Simulation
➤ Methoden und Werkzeuge zum modellgestützten Regelungs- und Steuerungsentwurf
➤ Virtuelle Inbetriebnahme
➤ Künstliche Intelligenz, insbes. Maschinelles Lernen in Automation und Robotik
➤ Mensch-Technik-Interaktion
Prof. Dr.-Ing. Jens Jäkel
Professur Systemtheorie und Mechatronik
Institut
MSR | Institut für Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik
Telefon: +49 (0)341 3076 1125
E-Mail: jens(dot)jaekel(at)htwk-leipzig.de
Projekte
Aktuelle Projekte
SoKoRoMed
Soft- und Kontinuums-Robotik für medizinische Anwendungen
Das Vorhaben zielt auf die Etablierung definierter Prozessketten für die Herstellung patienten- bzw. anwendungsspezifischer weicher Endeffektoren ab. Dazu werden neue Werkstoffe, geeignete Berechnungsverfahren und eine angepasste 3D-Drucktechnik entwickelt. Die Soft- und Kontinuums-Roboter (SKR) werden im Projekt konzipiert und in Kombination mit konventioneller Medizin- und Robotertechnik in einem klinischen Gesamtdemonstrator für spezifische Interventionen zur Anwendung gebracht. Über die Definition von Standards zur System- und Funktionsbeschreibung soll die klinische Translation erleichtert werden.
Förderung: Sächsische Aufbaubank - Förderbank (SAB), kofinanziert von der Europäischen Union
Projektpartner: Innovation Center Computer Assisted Surgery (ICCAS) der Universität Leipzig
Projektlaufzeit: 09/2024-06/2026
Saxony5
Mitwirkung in den Anwendungsbereichen Produktion (Resiliente Fertigung) und Energie (All Electrical Society).
Ziel des Teilprojektes „Resiliente Fertigung“ ist es, mittels Co-Innovationsprozessen Ergebnisse der angewandten Forschung für die Anwendung in Produktionssysteme kleiner und mittlerer Unternehmen (KMU) zu transferieren. Neben der Erhaltung der Produktivität der Unternehmen spielen auch die Aspekte der Nachhaltigkeit, die Einbindung des Menschen in den Produktionsprozess und die verantwortungsvolle Nutzung von KI eine wesentliche Rolle. Maßgebliche Aspekte sind die Mensch-Technik-Interaktion, drahtlose echtzeitfähige Industriekommunikation, kognitive und resiliente Fertigungssysteme und neuartige additive Fertigungsmethoden.
Bis zum Jahr 2040 muss die Transformation vom fossilen Zeitalter zur „All Electric Society“ abgeschlossen sein. Die elektrische Energie ist die Leitenergie der Zukunft. Neben der energetischen Vernetzung der Sektoren Verkehr, Industrie, Gewerbe sowie Wohnen ist die informationelle Vernetzung eine wichtige Voraussetzung. Innerhalb des Teilprojekts „All Electric Society“ soll der Transfer von Ergebnissen der angewandten Forschung die gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Akteure bei diesen Transformationsprozess unterstützen.
Projektlaufzeit: 01/2023 – 12/2027
Abgeschlossene Projekte
siBUS
Sicheres, intelligentes Bewegungsunterstützungssystem zur Treppenüberwindung – Validierung des technisch-wirtschaftlichen Potenzials und Umsetzungsvorbereitung
Durch die demografische Entwicklung Deutschlands entsteht ein besonderer Bedarf an altersgerechter Gestaltung des Wohnumfeldes durch technische Lösungen. Das sichere, intelligente Bewegungsunterstützungssystem (siBUS) ist zu diesem Zweck im Rahmen aktueller und vorhergehender FuE-Projekte entwickelt worden. Es hilft Senioren in häuslicher Umgebung bei der Überwindung von Treppen. Im Rahmen der SAB-Validierungsförderung soll es nun validiert und für einen Markttransfer vorbereitet werden.
Förderung: Validierungsförderung des Freistaats Sachsen
Projektlaufzeit: 04/2021 – 09/2022
SmartTurbo
Digitale Technologien für die modellgestützte Überwachung, Wartung und Modernisierung von Verdichter- und Turbinenanlagen
Automatisierungssysteme für verfahrenstechnische Anlagen werden immer komplexer, müssen immer höhere Anforderungen an Qualität und Sicherheit gewährleisten und unterliegen einem globalen dynamischen Wettbewerb. Zur Beherrschung der steigenden Anforderungen hat sich im Zuge der industriellen Digitalisierung und der zunehmenden Vernetzung von Anlagen das Konzept des Digitalen Zwillings als digitales Abbild der realen Anlage etabliert. Die Notwendigkeit des digitalen Wandels ist auch im Bereich der Verdichter- und Turbinenanlagen wahrzunehmen.
Förderung: Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand
Projektlaufzeit: 1/2020 - 2/2022
KISEC
KI-Sicherheitssystem für 7-Achs-Roboter
Ziel des Projektes ist es, ein Sicherheitssystem zu entwickeln, welches den Betrieb eines Industrieroboters außerhalb klassischer Roboterzellen absichert. Der Industrieroboter soll in einer Umgebung betrieben werden, in der sich Personen frei bewegen und sich Objekte befinden können. Das Sicherheitssystem soll Bewegungsfreiheit im Arbeitsraum erlauben und absichern. Kollisionen mit Personen oder Gegenständen sollen so verhindert werden.
Förderung: Europäischer Fonds für regionale Entwicklung (EFRE)
Projektlaufzeit: 2019 - 2021
AugBot
Unterstützung von MRI mithilfe von Augmented Reality Brillen
Die Mensch-Roboter-Interaktion (MRI) ist ein wichtiger Bestandteil der Digitalisierung und Flexibilisierung der modernen industriellen Produktion. Ziel des Projektes ist es, durch den Einsatz von Augmented-Reality-(AR)-Brillen die MRI nutzerfreundlicher und sicherer zu gestalten. Es ist geplant ein System zu entwickeln, welches mit Hilfe von AR-Brillen die MRI erleichtert.
Förderung: Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM)
Projektlaufzeit: 2018 - 2020
MALEVIK
Steuerungssystem zum intuitiven Bedienen von Kraftverstärkungsrobotern auf Basis maschinell gelernter virtueller Kraftfelder
Im Projekt MALEVIK soll ein System für leicht bedienbare roboterbasierte Kraftverstärkungssysteme entwickelt werden. Kernstück des Systems ist die Führung des Bedieners durch ein tunnelförmiges virtuelles Kraftfeld um eine optimale Bewegungsbahn. Im Projekt soll eine Hard- und Softwarearchitektur für das MALEVIK-System entwickelt und diese prototypisch umgesetzt werden.
Förderung: ZIM
Projektlaufzeit: 2015 - 2017
SimION
Entwicklung eines Simulationssystems für das Intra Operative Neuromonitoring in der HNO-Chirurgie
Ziel des Projektes ist die prototypische Entwicklung eines Simulationssystems („Patientenmodell“) für das sog. intraoperative Neuromonitoring (IONM) anhand eines Beispielszenarios aus der HNO-Chirurgie. IONM ist ein elektrophysiologisches Verfahren zur Überwachung der Integrität und Lokalisation von Nervenbahnen, das den Chirurgen unterstützt, Verletzungen und Schädigungen an neuralen Risikostrukturen (z.B. Nervus Facialis) während einer Operation zu vermeiden. Die Anwendung des IONM soll mit dem zu entwickelnden Simulationssystem realistisch, kostengünstig und reproduzierbar geübt werden können.
Förderung: BMBF
Projektlaufzeit: 2015 - 2019
Bewegungsunterstützungssysteme für den Einsatz in Rehabilitation und Pflege älterer Menschen (BuS)
Ziel: Entwicklung eines interdisziplinären Konzepts zur funktionellen Verifikation von Bewegungsunterstützungssystemen sowie konstruktive Umsetzung und Aufbau des Konzeptes.
Ergebnisse: Aufbau und Konstruktion eines „mechatronischen Beins“ als Prüfstand
Förderung: Sächsische Aufbaubank (SAB), Sächsisches Ministerium für Wissenschaft und Kunst (SMWK)
Projektlaufzeit: 01.08.2019 - 31.12.2019
Projektleiter: Prof. Dr.-Ing. Jens Jäkel, Prof. Dr.-Ing. Johannes Zentner
Projektbearbeiter: M. Eng. Max Böhme, M. Sc. Felix Weiske
Entwicklung minimal aktuierter, intelligenter Systeme zur intuitiven Bewegungsunterstützung
Ziel: Im Projekt sollen exoskelettale Bewegungsunterstützungssysteme partizipativ entwickelt werden, welche Senioren beim Bewältigen alltäglicher Hürden, wie dem Treppensteigen, helfen. Durch Ermittlung des biomechanischen Unterstützungsbedarfes und der simulationsgestützten Konzeptuntersuchung sollen erste Demonstratoren aufgebaut werden.
Ergebnisse: Subjektive Anforderungen und Wünsche an ein derartiges exoskelettales Bewegungsunterstützungssystem (Konferenzbeitrag „Praktische Bedarfsanalyse“); Ermittelter biomechanischer Unterstützungsbedarf von Senioren bei der Überwindung von Treppen (in Kooperation mit der Universität Leipzig, Abteilung Biomechanik); Konstruktion und Aufbau eines ersten Demonstrators für ein Bein
Förderung: Europäischer Sozialfond (ESF)
Projektlaufzeit: 01.10.2016 - 31.07.2019
Projektleiter: Prof. Dr.-Ing. Jens Jäkel, Prof. Dr.-Ing. Johannes Zentner
Projektbearbeiter: M. Eng. Max Böhme, M. Sc. Felix Weiske