Ziel der Entwicklung

Für die computergestützte Beurteilung von Prozessen und Produkten nach biomechanischen Aspekten ist die Kenntnis der damit verbundenen menschlichen Bewegungen erforderlich. In einem dafür zu verwendenden Gesamt-Simulationsmodell müssen deshalb der Mensch mit seiner Bewegung, die relevanten Umgebungselemente, mit denen er interagiert, und deren Bewegung sowie die Art der Interaktionen für eine Analyse integriert sein.
Ziel des FuE-Vorhabens war es, Softwarekomponenten zur Erstellung eines Gesamt-Simulationsmodells zu entwickeln. Das betrifft die Modellierung der Anthropometrie des Probanden, die Definition und das Einmessen von Elementen der Umgebung als Körper im Sinne eines Mehrkörpersystems inklusive der Berechnung ihrer Bewegung sowie die Modellierung von Interaktionssensoren.

Vorteile und Lösungen

Mit Hilfe der entwickelten Komponenten ist es möglich, ein Gesamt-Simulationsmodell eines agierenden Menschen in seiner Umgebung einschließlich der dazugehörigen Interaktionen zu erstellen. Auf Basis dieses Simulationsmodells lassen sich beispielsweise Aussagen zur Bewegung des individuell abgebildeten Menschen nach biomechanischen oder arbeitswissenschaftlichen Kriterien treffen.
Für die Erstellung des Umgebungsmodells und die Integration der Interaktionssensorik stehen interaktive Features zur Verfügung, mit deren Hilfe effizient und komfortabel ein Gesamt-Simulationsmodell generiert und vom Nutzer verwendet werden kann. Die automatisierte Auswertung der Interaktionen dient u.a. der Transformation von Bewegungen des Menschen und der Umgebungselemente in ein Schema von Prozessen bzw. Prozessabläufen. Damit werden komplexe Ergebnisse einer Simulationsberechnung effizient für den Anwender aufbereitet und übersichtlich dargestellt.

Zielgruppe und Zielmarkt

Die Digitalisierung der Produktentwicklung und die digitale Planung von Arbeitsprozessen werden in Zukunft weiter an Bedeutung gewinnen. Für beides ist das Zusammenspiel bzw. die Interaktion von Mensch und Umgebung in hohem Maße relevant und bietet so ein hohes Potenzial an softwaretechnologischen Entwicklungen und Anwendungen. Das hier dokumentierte Projekt liefert Bausteine für den industriellen Einsatz des biomechanischen Menschmodells Dynamicus in Form von kundenspezifischen Softwarelösungen.
Durch die Entwicklung des hierarchischen Anthropometriemodells wurde ein wichtiger Grundstein für zukünftige Softwareentwicklungen geschaffen. Damit ist es nun wesentlich einfacher möglich, die individuellen anthropometrischen Eigenschaften des jeweiligen Probanden genauer abzubilden. Das Menschmodell Dynamicus wird damit einem größeren Nutzerkreis zugänglich. Es ist abzusehen, dass daraus weitere Anforderungen an das Menschmodell Dynamicus resultieren werden. Gleiches gilt für die Erfassung und Modellierung der Umgebung und den damit möglichen Interaktionen. Auch hier werden weitere Anforderungen aus neuen Einsatzgebieten entstehen, vor allem im Bereich der virtuellen Realität.
Die entwickelten Softwarekomponenten sind zum Teil schon standardmäßig, zum Teil noch prototypisch in die Softwarelandschaft des Instituts für Mechatronik eingebunden und werden von Anwendern in entsprechenden Softwarelösungen eingesetzt.