Der Vortrag beschäftigt sich mit der Simulation von Handhabungs- Montage- und Fertigungsaufgaben mit Hilfe von einem bzw. mehreren miteinander zusammenarbeitender Industrieroboter. Es werden Möglichkeiten aufgezeigt, wie die Herangehensweise für den Aufbau einer solchen Simulation ist. Weiterhin wird auf das Thema der Glättung von Unstetigkeiten nach verschiedenen Verfahren und deren Auswirkung auf die Bahntrajektorie eingegangen.

Die Verwendung von Mathcad an der TU Chemnitz hat sich sowohl im Bereich der Forschung und Entwicklung als auch der Lehre und Bearbeitung studentischer Projekte etabliert. Im Rahmen dieser Entwicklung ist das Expertenwissen entstanden, Lehrveranstaltungen zur gezielten Nutzung von Mathcad bei der Lösung technischer Berechnungsprobleme zu halten. Der erste Teil des Vortrags stellt Bemühungen zur Einführung dieser Software bereits in der Sekundarstufe II des Gymnasiums Einsiedel Chemnitz vor. Im zweiten Teil des Vortrags wird die intuitive Verwendung von Mathcad auch bei aufwendigeren Berechnungen an Beispielen der Getriebekinematik gezeigt. Mittels der Exponentialschreibweise werden eine Kurbelschwinge und ein Roboterarm beschrieben.

Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Einfluss von passiven und elastischen Rückstromklappen, die auch als Flaps bezeichnet werden, auf einen Tragflügel mit NACA0020 Profil untersucht. Mithilfe einer Kraftwaage erfolgte zunächst die Erfassung der Auswirkungen auf das aerodynamische Verhalten des Tragflügels vor und nach der Strömungsablösung. Für ein detailliertes Verständnis wurde zusätzlich die Umströmung mit der Rauchdrahttechnik visualisiert und die Flapkinematik mit der Stereo Vision Technik aufgenommen. Es konnte festgestellt werden, dass die Vorderkantenflaps mit der geringsten Biegesteifigkeit die Gleitzahl des Tragflügels vor allem in abgelöster Strömung erhöhen. Die festgestellte Auftriebssteigerung resultiert aus der langsamen Aufstellbewegung und beschleunigten Anlegebewegung der Flaps, die eine einhergehende Reduzierung der turbulenten Ablösung verursachen. Die Ergebnisse der Arbeit liefern zahlreiche Erkenntnisse, die eine Übertragung des festgestellten Effekts auf andere technische Anwendungen erleichtern.:Abbildungsverzeichnis....................................................................... VII Tabellenverzeichnis............................................................................ XII Symbol- & Abkürzungsverzeichnis..................................................XVI 1 Einleitung......................................................................................... 1 2 Stand der Forschung........................................................................ 4 2.1 Wesentliche Aspekte von Profilumströmungen ................................. 4 2.2 Zusammenfassung essenzieller Aspekte von Tragflügeln mit Flaps ......7 3 Numerische Untersuchung der Profilumströmung....................... 13 3.1 Numerische Modell ......................................................................13 3.1.1 Grundgleichungen und Turbulenzmodell ..............................13 3.1.2 Randbedingungen und Diskretisierungsschema .....................16 3.2 Ergebnisse für das NACA0018 Profil .............................................18 3.3 Ergebnisse für das NACA0020 Profil .............................................19 3.4 Schlussfolgerung aus den Simulationen ..........................................22 4 Kraftmessungen an einem NACA0020 Tragflügel ....................... 23 4.1 Versuchsvorbereitung ...................................................................23 4.1.1 Windkanal ........................................................................23 4.1.2 Tragflügel und Funktionsweise der Kraftwaage .....................25 4.2 Messunsicherheit und Validierung .................................................27 4.3 Position der Flaps auf dem Tragflügel............................................ 31 4.3.1 Flapgeometrie und Flappositionen....................................... 31 4.3.2 Polardiagramme für variierende Flapposition........................34 4.4 Faserverstärkte Silikonflaps...........................................................36 4.4.1 Verwendeten Materialien ....................................................36 4.4.2 Polardiagramm für faserverstärkte Silikonflaps .....................38 4.5 Flapgeometrie .............................................................................40 4.5.1 Untersuchte Flapformen .....................................................40 4.5.2 Polardiagramm der untersuchten Flapformen ....................... 41 4.6 Wirkung der Flaps bei instationären Anströmung...........................43 4.6.1 Versuchsdurchführung ........................................................43 4.6.2 Ergebnisse der instationären Untersuchung...........................45 4.7 Schlussfolgerung der Auftriebs- und Widerstandsuntersuchungen .....47 5 Strömungsvisualisierung mithilfe der Rauchdrahttechnik........... 49 5.1 Experimenteller Aufbau ...............................................................49 5.2 Vorgehensweise bei der Auswertung...............................................50 5.3 Ergebnisse der Visualisierung........................................................ 51 6 Flapkantenkinematik..................................................................... 58 6.1 Versuchsaufbau und Versuchsdurchführung ....................................58 6.2 Bildauswertung ........................................................................... 61 6.3 Ergebnisse ..................................................................................62 6.3.1 VK Konfiguration - ohne Faserverstärkung...........................62 6.3.2 Bewegungsausführung des Vorderkantenflaps der VK-HK Konfiguration - ohne Faserverstärkung.......................................69 6.3.3 Bewegungsausführung des Vorderkantenflaps der VK-HK Konfiguration - mit Faserverstärkung ........................................75 6.3.4 Auswertung und Interpretation ...........................................82 7 Zusammenfassung.......................................................................... 87 8 Ausblick.......................................................................................... 89 Anhang ................................................................................................ 97 A Anhang 1....................................................................................97 B Anhang 2....................................................................................98 C Anhang 3....................................................................................99 / In the following study the effects of elastic and passive flaps were investigated on an airfoil with a NACA0020 profile. At first the aerodynamic performance of different configurations was measured with a force balance. In order to detect its effects before and after stall the angle of attack was varied during the experiments. For the configurations with increased aerodynamic performance additional experiments were carried out. The smoke wire visualization and stereo vision technique allowed a detailled insight in the flow around the NACA0020 profile and the flap movement. The results show that elastic flaps at the leading and trailing edge of the airfoil improve notably the airfoil performance in deep stall. Furthermore, the highest increase of the lift-to-drag ratio was achieved for the configuration with lowest bending stiffness. It was observed that the highest reduction of the turbulent separation region is caused by the flap movement. The increase of lift-to-drag ratio results from a slow upward and a fast downward motion of the elastic flap. The study delivers helpful information for transfer of the observed effect to other technical applications.:Abbildungsverzeichnis....................................................................... VII Tabellenverzeichnis............................................................................ XII Symbol- & Abkürzungsverzeichnis..................................................XVI 1 Einleitung......................................................................................... 1 2 Stand der Forschung........................................................................ 4 2.1 Wesentliche Aspekte von Profilumströmungen ................................. 4 2.2 Zusammenfassung essenzieller Aspekte von Tragflügeln mit Flaps ......7 3 Numerische Untersuchung der Profilumströmung....................... 13 3.1 Numerische Modell ......................................................................13 3.1.1 Grundgleichungen und Turbulenzmodell ..............................13 3.1.2 Randbedingungen und Diskretisierungsschema .....................16 3.2 Ergebnisse für das NACA0018 Profil .............................................18 3.3 Ergebnisse für das NACA0020 Profil .............................................19 3.4 Schlussfolgerung aus den Simulationen ..........................................22 4 Kraftmessungen an einem NACA0020 Tragflügel ....................... 23 4.1 Versuchsvorbereitung ...................................................................23 4.1.1 Windkanal ........................................................................23 4.1.2 Tragflügel und Funktionsweise der Kraftwaage .....................25 4.2 Messunsicherheit und Validierung .................................................27 4.3 Position der Flaps auf dem Tragflügel............................................ 31 4.3.1 Flapgeometrie und Flappositionen....................................... 31 4.3.2 Polardiagramme für variierende Flapposition........................34 4.4 Faserverstärkte Silikonflaps...........................................................36 4.4.1 Verwendeten Materialien ....................................................36 4.4.2 Polardiagramm für faserverstärkte Silikonflaps .....................38 4.5 Flapgeometrie .............................................................................40 4.5.1 Untersuchte Flapformen .....................................................40 4.5.2 Polardiagramm der untersuchten Flapformen ....................... 41 4.6 Wirkung der Flaps bei instationären Anströmung...........................43 4.6.1 Versuchsdurchführung ........................................................43 4.6.2 Ergebnisse der instationären Untersuchung...........................45 4.7 Schlussfolgerung der Auftriebs- und Widerstandsuntersuchungen .....47 5 Strömungsvisualisierung mithilfe der Rauchdrahttechnik........... 49 5.1 Experimenteller Aufbau ...............................................................49 5.2 Vorgehensweise bei der Auswertung...............................................50 5.3 Ergebnisse der Visualisierung........................................................ 51 6 Flapkantenkinematik..................................................................... 58 6.1 Versuchsaufbau und Versuchsdurchführung ....................................58 6.2 Bildauswertung ........................................................................... 61 6.3 Ergebnisse ..................................................................................62 6.3.1 VK Konfiguration - ohne Faserverstärkung...........................62 6.3.2 Bewegungsausführung des Vorderkantenflaps der VK-HK Konfiguration - ohne Faserverstärkung.......................................69 6.3.3 Bewegungsausführung des Vorderkantenflaps der VK-HK Konfiguration - mit Faserverstärkung ........................................75 6.3.4 Auswertung und Interpretation ...........................................82 7 Zusammenfassung.......................................................................... 87 8 Ausblick.......................................................................................... 89 Anhang ................................................................................................ 97 A Anhang 1....................................................................................97 B Anhang 2....................................................................................98 C Anhang 3....................................................................................99

Observers can identify gender based on individual gait styles visually. Existing research showed that gender differences in gait kinematics mainly occur in the frontal and transverse planes and are influenced by various factors. This study adds to the existing work by analysing the kinematic features that distinguish gait styles influenced by gender and gait speeds. 29 females and 33 males without gait disorders took part in this study. A wireless IMU-based sensor system was used to collect 3D kinematic data at 60 Hz on a 15 m walkway at three different gait speeds. Statistical analysis was based on discrete parameters, principal component analysis (PCA), and support vector machines (SVM). Dissimilarities due to different gait speeds were analysed in transverse and frontal planes for the upper body and in the sagittal plane for the upper and lower body (p < 0.001 and Cohen’s d > 0.8). In joint angles (knees; transversal plane), segment orientation angles (upper body; frontal plane) and segment position (upper body; sagittal and frontal plane), statistically significant differences (p < 0.001 and Cohen’s d > 0.8) were observed for gender.Good classification accuracies for joint angles, segment orientation and segment positions of 97-100 % between gait speed and 77-87 % between gender groups were found. In this study, gender had less influence on gait kinematics than gait speed.:1. Introduction 2. Methods 3. Results 4. Discussion

Skeletal tracking can be accomplished deploying human pose estimation strategies. Deep learning is shown to be the paramount approach in the realm where in collaboration with a ”light detection and ranging” depth camera the development of a markerless motion analysis software system seems to be feasible. The project utilizes a trained convolutional neural network in order to track humans doing sport activities and to provide feedback after biomechanical analysis. Implementations of four filtering methods are presented regarding movement’s nature, such as kalman filter, fixedinterval smoother, butterworth and moving average filter. The software seems to be practicable in the field evaluating videos at 30Hz, as it is demonstrated by indoor cycling and hammer throwing events. Nonstatic camera behaves quite well against a standstill and upright person while the mean absolute error is 8.32% and 6.46% referential to left and right knee angle, respectively. An impeccable system would benefit not only the sports domain but also the health industry as a whole. / Skelettspårning kan åstadkommas med hjälp av metoder för uppskattning av mänsklig pose. Djupinlärningsmetoder har visat sig vara det främsta tillvägagångssättet och om man använder en djupkamera med ljusdetektering och varierande omfång verkar det vara möjligt att utveckla ett markörlöst system för rörelseanalysmjukvara. I detta projekt används ett tränat neuralt nätverk för att spåra människor under sportaktiviteter och för att ge feedback efter biomekanisk analys. Implementeringar av fyra olika filtreringsmetoder för mänskliga rörelser presenteras, kalman filter, utjämnare med fast intervall, butterworth och glidande medelvärde. Mjukvaran verkar vara användbar vid fälttester för att utvärdera videor vid 30Hz. Detta visas genom analys av inomhuscykling och släggkastning. En ickestatisk kamera fungerar ganska bra vid mätningar av en stilla och upprättstående person. Det genomsnittliga absoluta felet är 8.32% respektive 6.46% då vänster samt höger knävinkel användes som referens. Ett felfritt system skulle gynna såväl idrottssom hälsoindustrin.

Head injuries caused by impacts are among the most critical and dangerous types of accidents that can occur while practising sports. Alpine skiing is one of the activities with the highest incidence of head injuries. Over the years, specific regulations have been introduced to protect athletes where possible, but the perception is that the level of protection needed to manage the forces to which they are exposed has yet to be achieved. This thesis project aims to examine video sequences of accidents in alpine ski competitions (Giant Slalom, Super-G, Downhill, Ski Cross) to better understand the translational violence exerted on the head during impacts. After an in-depth analysis, it was shown that, in at least 41% of the videos investigated, the translational impact speeds exceeded the standards adopted in helmet certifications by 44.3% and 52.2%, respectively. Besides, in 60% of these accidents, the blow was located on the upper semicircle of the helmet, which is believed to be due to the ever-increasing use of airbags for the torso. / Huvudskador orsakade av slag är bland den alvarligaste typen av olyckor som kan inträffa vid utövande av idrott. Alpin skidåkning är en av de sporter med den högsta förekomsten av skador på huvudet. Under årens lopp har särskilda regler införts för att skydda atleterna där så är möjligt, men uppfattningen är att den skyddsnivå som krävs för att hantera de krafter åkarna utsätts för ännu inte har uppnåtts. Detta examensarbete syftar göra videoanalys på olyckor vid alpina skidtävlingar (Storslalom, Super-G, Störtlopp, Ski Cross) för att bättre förstå translationsvåldet mot huvudet vid olyckor. Efter en djupgående analys visades att i minst 41% av de undersökta fallen översteg translationshastigheten de hastigheter som används vid hjälmcertifieringar med 44.3% respektive 52.2%. För 60% av olyckorna skedde slaget högt upp på bakre delen av hjälmen, något som tros bero på den ökande användningen av krockkuddar för torso.

Gleichgewichtsstörungen und Stürze gehören zu den wichtigsten Symptomen der Parkinson Krankheit (PD). Bei jungen PD-Patienten werden diese Probleme durch Nebenwirkungen der Medikation zusätzlich verstärkt. Aufgrund des noch sehr limitierten Verständnisses der zugrunde liegenden Mechanismen, die zum erhöhten Sturzrisiko bei jungen PD-Patienten beitragen, mangelt es derzeit an alternativen und effektiven bewegungsbasierten Therapien, um diese Sturzgefahr zu verringern. Diese Arbeit zielt darauf ab, solche Mechanismen zu identifizieren und eine effektive Methode zur Früherkennung des Sturzrisikos bei jungen PD-Patienten zu entwickeln. Es wurde der Beitrag der zentralen und peripheren neuromuskulären sowie sensomotorischen Fähigkeiten, dynamischen Stabilitätskontrolle und Anpassungsfähigkeit der Fortbewegung auf die Sturzrate junger PD-Patienten mittels eines Vergleichs zwischen gesunden Probanden und jungen PD-Patienten mit und ohne Sturzerfahrung (Fallers vs. Non-Fallers) untersucht. Der Vergleich zeigte, dass die PD-Fallers zentral begründete Defizite in der Muskelkraft ihrer Beinstrecker aufwiesen sowie eine verringerte Abfangleistung nach simulierten Vorwärtsstürzen. Die Parameter „Muskelkraft“ und „Annäherung an die vordere Stabilitätsgrenze“ identifizieren gemeinsam 90% der Fälle junger PD-Faller. PD-Patienten zeigten auch eine uneingeschränkte prädiktive Anpassungsfähigkeit auf Gangstörungen, aber ein weniger stabiles Gangmuster und weniger effektive reaktive Antworten auf wiederholte Gangstörungen im Vergleich zu Kontrollpersonen. Diese Arbeit stellt relevante Informationen dar, die für die Entwicklung von alternativen nicht-medikamentösen Therapien zur Reduzierung des Sturzrisikos bei jungen PD-Patienten nützlich sind. Darüber hinaus wurde eine akkurate Methode zur Früherkennung von jungen PD-Patienten mit einem erhöhen Sturzrisiko erarbeitet. Diese Patienten könnten von Training der Beinstrecker und der dynamischen Stabilität profitieren. / Postural instability and falls are some of the main symptoms associated with the Parkinson`s disease (PD). In early-onset patients (diagnosed before the age of 51) these problems are worsened by medication-related side-effects. There is a lack of effective exercise-based training interventions to reduce the risk of falling due to our limited understanding of the underlying mechanisms contributing to falls in early-onset PD. The present thesis aims to identify those mechanisms responsible for falls and to develop a sensitive method of assessment for the early discrimination of patients at risk of falling in early-onset PD. We investigated the contribution of central and peripheral neuromuscular and sensory-motor capacities, dynamic stability control and locomotor adaptability to the increased risk of falling in young PD patients by means of comparing healthy controls and early-onset PD fallers and non-fallers. The comparison revealed that PD fallers have central originated deficits in leg extensors` muscle strength - evidenced by increased antagonistic moments and activation deficit of the agonists - and a reduced increase of the base of support in response to simulated forward falls, both resulting in decreased recovery performance. The factors “muscle strength” and “approach to the anterior limit of stability” together could correctly classify 90% of the PD fallers. In addition, while young PD patients showed unaltered predictive adaptability to gait perturbations, they exhibited less stable gait patterns and less effective reactive responses to repeated gait perturbations compared to controls. This thesis provides relevant information for the development of alternative non-medication based therapies aiming to reduce falls in early-onset PD and an accurate assessment tool for the early identification of young patients at a high risk of falling. These patients may benefit from leg-extensors'' strengthening and dynamic stability training.

Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die methodischen Aspekte bei der Entwicklung mechanischer Simulationen zur Messung der Funktionalitäten von Handballschuhen systematisch zu untersuchen und aus den Ergebnissen allgemeingültige Aussagen zum Abstraktionsgrad abzuleiten. Die Untersuchungen der vier methodischen Aspekte Messgerät, Auswertemodell, Einfluss- und Eingangsgröße haben ergeben, dass insgesamt drei Aspekte einen Einfluss auf den Messwert hatten. Mit Ausnahme der Ergebnisse zum Aspekt Eingangsgröße besaßen die untersuchten methodischen Aspekte jeweils einen Einfluss auf den Messwert. Anhand der Ergebnisse konnte abgeleitet werden, dass der Abstraktionsgrad einen Einfluss auf die Messwerte besitzt. / The aim of the current work was to investigate systematically the methodological aspects used in the development of mechanical simulations, which are capable of measuring the functionalities of handball shoes, and to derive general conclusions about the proper degree of abstraction from the results. The investigations of the four methodological aspects, namely measuring instrument, evaluation model, influence quantity and input quantity, have shown that three aspects had an influence on the measurand. Except for the results on the aspect of input quantity, each of the examined methodological aspects had an influence on the measurand. Based on the results, it could be deduced that the degree of abstraction has an influence on the measurand.

Der vorliegende Beitrag behandelt die kinematische und statische Analyse eines Biglide-Getriebes mit fünf Gliedern und zwei Schubantrieben zur Führung eines Punktes in der x-y-Ebene. Als mathematische Hilfsmittel werden die beiden Programme PTC Mathcad Prime 3.1 und GeoGebra 5.0 eingesetzt, die sich einander in hervorragender Weise ergänzen. Dabei ist Mathcad hier vorwiegend für Matrizenrechnungen und GeoGebra besonders anschaulich für geometrische Grundaufgaben mit Animationen zuständig. Die Effizienz der vorgestellten Algorithmen und Hilfsmittel wird anhand zweier Anwendungsbeispiele aufgezeigt.