Entwurfssystem für die Hardwareentwicklung haptischer Displays

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Roland Werthschützky, since 9/2008
• Subject Area: Microsystems
• Term: from 2007 to 2009
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 36064824

Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines quantifizierten allgemeingültigenEntwurfssystems für die Hardwareentwicklung haptischer Displays. Basis für das Vorhabenbilden die eigene vierjährige Forschungsarbeit zur Gestaltung haptischer Mensch-Maschine-Schnittstellen, die zum 28.06.06 als Dissertation am FachbereichElektrotechnik und Informationstechnik eingereicht wurde. Schwerpunkt der bisherigenArbeiten waren konkrete Produktentwicklungen sowie erste Ansätze zur Verallgemeinerungdes Entwurfs haptischer Systeme. Darüber hinaus fließen die Erfahrungen des Antragstellersbei der Entwicklung haptischer Assistenzsysteme für industrielle Auftraggeber ein. DasEntwurfssystem als Ziel dieser Arbeit wird es erstmalig ermöglichen, die immerwiederkehrenden Problemstellungen aktiver Mensch-Maschine-Schnittstellen systematisch zucharakterisieren und daraus die geeigneten Werkzeuge für eine beschleunigteProduktentwicklung abzuleiten. Grundlage hierfür bildet eine Anleitung zur klarenIdentifikation und Eingliederung der vorliegenden Anwendung in einer von vier Klassenhaptischer Systeme. Hierzu werden zentrale Fragestellungen der relevanten, technischenParameter behandelt. Dies ist insbesondere die Dynamik von Bewegungen und Kräften,jeweils differenziert nach den vom Display zu erzeugenden Größe und den von Menscheninduzierten Störgrößen.An diese Identifikation schließt sich der konkrete Entwurf des technischen Systems an. Hierzuwerden bekannte Aktor- und Sensorprinzipien in einem Katalog zusammengefasst und fürihre Eignung im Rahmen unterschiedlicher Klassen haptischer Systeme bewertet. Dertheoretische Hintergrund für die Anpassung der Sensoren und Aktoren sowie die Integrationvon Funktionen wird an technischen Beispielen vermittelt. Geeignete Quellen für die über diepure Modifikation hinaus gehende Aktorentwicklung werden genannt. Das Entwurfsystemwird weiterhin die energetische Schnittstelle in Form der Treiberstufen für die Aktoren sowiedie Anforderungen daran behandeln. Ein weiterer Abschnitt wird sich mit den notwendigenDatenraten und dem Diskretisierungsproblem beschäftigen. Darüber hinaus wird es einenEinblick in die Probleme des haptischen Renderings auf Softwareseite beinhalten, hierallerdings beschränkt auf einen Umfang, in dem der Hardwareentwickler die Kenntnisse zurfachlichen Kommunikation mit dem Softwareentwickler benötigt

• DFG Programme: Research Grants
• Ehemaliger Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Thorsten Alexander Kern, until 9/2008