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Julian Zeiss M.Sc.

Arbeitsgebiet(e)

  • Aktive Unterschenkelprothesen

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Projektbeschreibung

Die menschliche Fortbewegung ist das Resultat eines faszinierenden Zusammenspiels zwischen Körpermechanik, Antriebsdynamik und nervaler Kontrolle. Bei Verlust der unteren Extremität und dem Ersatz durch passive Prothesen kommt es zu Einschränkungen in Flexibilität, Bewegungsumfang und energetischem Unterstützungsgrad. Um diese Probleme zu reduzieren, wurden in den letzten Jahren aktive Prothesen entwickelt, welche das menschliche Gelenkverhalten nachbilden. Aktuelle Studien zeigen, dass aktive Prothesenfüße zwar den Bewegungsumfang und die Leistungskurven des menschlichen Sprunggelenks beim Gehen reproduzieren können, aber auch, dass Assymetrien und kompensierende Strategien im Gangbild bestehen bleiben. Auf regelungstechnischer Ebene sind weitere Forschungsarbeiten notwendig, um möglichst viele verschiedene Bewegungen im Alltag sicher erkennen und unterstützen zu können. Auf Seiten der Hardware sind Weiterentwicklungen zur Verbesserung des Gangbildes notwendig.

Im Rahmen des DFG-Projektes KO 1876/15-1 werden am Fachgebiet für rtm und am Lauflabor der TU Darmstadt Regelungen für aktive Sprunggelenkprothesen sowie ein neuartiger Prothesenprototyp mit biartikulärer Gelenkkopplung untersucht.

Der Fokus liegt dabei auf datenbasierten Ansätzen, um auf Basis der Messgrößen einer inertialen Messeinheit im Prothesenschienbein die Gangart sowie den relativen Fortschritt im aktuellen Schritt zu bestimmen. Untersucht werden die Gangarten ebenes Gehen und Treppensteigen (aufwärts/abwärts) sowie Transitionen zwischen diesen Gangarten.

Weiterhin wird ein neuartiger, bionisch inspirierter Prothesenprototyp aufgebaut, welcher eine aktive Sprunggelenkprothese um einen biartikulären Aktor, vergleichbar zum menschlichen Gastrocnemiusmuskel, erweitert. Ziel ist es hierbei, mithilfe eines Hardwaredesigns, welches dem menschlichen Bein ähnlicher ist als einfache monoartikuläre Prohtesen, das Gangbild von Personen mit einseitiger transtibialer Amputation zu verbessern.

Studentische Arbeiten

Thema Typ Status
Regelung Seriellelastischer Antriebe zur Darstellung virtueller Impedanzen Bachelorarbeit beendet
Regelung einer Drosselklappe mittels Microcontroller Bachelorarbeit beendet
Regelung eines Ball-on-Plate Demonstrators mit drehzahlgeregelten Stellantrieben Bachelorarbeit beendet
IMU-basierte Segmentwinkelschätzung für ebenes Gehen Bachelorarbeit beendet
Robuste Polbereichsplatzierung für den Kraftaktor einer biartikulären Prothese Bachelorarbeit beendet
Muskelkraftbestimmung mittels inverser Dynamik und optimaler Steuerung dynamischer Muskelmodelle Bachelorarbeit beendet
Segmentwinkelbasierte Gangphasenschätzung für ebenes Gehen Bachelorarbeit beendet
Wireless Bedienkonzept für einen Ball on Plate Demonstrator Projektseminar beendet
Aufbau und Inbetriebnahme einer Aktoreinheit für eine bionisch inspirierte Prothese Projektseminar beendet
Bestimmung menschlicher Muskelkräfte bei ebenem Gehen mittels Optimaler Steuerung Masterarbeit beendet
Werfen und Fangen mit dem Ball on Plate Demonstrator Projektseminar beendet
“Ball on Plate” mit Hindernissen Projektseminar beendet
Iterativ lernende Regelung am Beispiel eines “Ball on Plate” Demonstrators Projektseminar beendet
Mögliche weitere Arbeiten auf Anfrage   

HiWi-Tätigkeiten

aktuell keine

Publikationen

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2020

Weigand, Florian ; Zeiss, Julian ; Konigorski, Ulrich ; Grimmer, Martin (2020):
Cross-Validation results for a gait phase estimation with Artificial Neural Networks.
In: AUTOMED'20-14th Symposium on Automation in Medical Engineering, Lübeck, Germany, 02.03.-03.03.2020, DOI: 10.18416/AUTOMED.2020,
[Online-Edition: https://www.journals.infinite-science.de/index.php/automed/a...],
[Conference item]

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