Dr.-Ing. Christian Hatzfeld

Group Leader Haptic Systems
Athene Young Investigator

Merckstraße 25
64283 Darmstadt
Room S3/06 135

phone: +49 6151 16-23884

hatzfeld@must.tu-darmstadt.de
GPG-Key (0x9B20176A78614BE4)
Fingerprint: 0826 A0E3 21D4 4270 B3D3 C1A8 9B20 176A 7861 4BE4

Research

My research focuses on design and development methods of task-specific haptic systems. My special interest is the consideration of properties of human haptic perception in order to reduce the requirements in the system design. Research topics are:

  • Design and evaluation methods for task-specific haptic systems
  • Optimization of psychophyical methods to characterize human haptic perception
  • Medical and user interface applications
  • Miniaturized force sensors for medical and haptic applications

Please see the Haptic Systems Group page for further information about our projects.

Current Projects

  • Improvement of Patient's Safety in Insertion Procedures by advanced haptic feedback and cognitive support of the physician  (Athene Young Investigator, funded by TU Darmstadt)
  • Flexmin -Flexibilitätserweiterung für die minimalinvasive Chirurgie
    (2011-2018, funded by German Research Foundation (grant no. WE 2308/13-2, PI Prof. Dr.-Ing. R. Werthschützky)
  • Needle Tip Sensor for medical applications
  • Disruptive Manufacturing of miniaturized Force/Torque-Sensors

Completed projects

  • HapCath - Haptischer Katheter für kardiologische Interventionen
    (2004 - 2017, funded by German Research Foundation (grant no. WE 2308/15-2) , PI Prof. Dr.-Ing. R. Werthschützky)
  • Optimierte Entwurfsverfahren für haptische Systeme unter Berücksichtigung von Wahrnehmungs- und Ergonomie-Aspekten
    (2014 - 2016, funded by German Research Foundation (grant no. HA7164/1-1), "Eigene Stelle")
  • ErFAssBAr? - Ergonomische Funktionsanalyse sicherer haptischer Bedienelemente für kritische Anwendungsbereiche
    (2014 - 2015, funded by German Federal Ministry of Education  and Research (grant no. 16SV6367), cooporation with Institut für Arbeitswissenschaft, TU Darmstadt)
  • Adaptive Engine Mount
    (2010-2012, funded by Hessian State Government, LOEWE-Center AdRIA, Section Sensors and Actuators)
  • Messtechnische Analyse der menschlichen Kraftwahrnehmung zur Optimierung des Entwurfs haptischer Mensch-Maschine Schnittstellen
    (2008 - 2010, funded by German Research Foundation (grant no. WE2308/7-1), PI Prof. Dr.-Ing. R. Werthschützky)

Short Biography

Christian Hatzfeld received his diploma in precision engineering from Technische Universität Darmstadt, Germany, in 2008, and his doctorate degree with a dissertation about human force perception in 2013. His research interests include the design of task-specific haptic systems for medical applications, psychophysics, and systematic consideration of haptic perception in design methods.

He is editor of the comprehensive handbook ”Engineering Haptic Devices” published by Springer in 2014 and was a member of the standardization committee for ergonomics of information interfaces of the German Standardization Institute (DIN) 2013-2017. In 2018, he was appointed "Athene Young Investigator" of TU Darmstadt, a support program for distinguished young academics that grants supervision rights for PhD students.

Selected Publications

A full publication list can be found on the bibliography server of TU Darmstadt. Conference presentations and posters are uploaded to my ResearchGate profile.

  • Hatzfeld, C., Dorsch, S., Neupert, C., & Kupnik, M.:
    Influence of surgical gloves on haptic perception thresholds
    http://dx.doi.org/10.1002/rcs.1852
    In: The International Journal of Medical Robotics and Computer Assisted Surgery. Vol. 14 (1), e1852, (2018).
  • Hatzfeld, C.; Kühner, M.; Söllner, S.; Khanh, T.Q.; Kupnik, M.:
    Human Perception Measures for Product Design and Development—A Tutorial to Measurement Methods and Analysis

    http://www.mdpi.com/2414-4088/1/4/28

    In: Multimodal Technologies Interact. 2017, 1, 28
  • Neupert, C.; Matich, S.; Scherping, N.; Kupnik, M.; Werthschützky, R.; Hatzfeld, C.:
    Pseudo-Haptic Feedback in Teleoperation
    http://dx.doi.org/10.1109/TOH.2016.2557331
    In: IEEE Transactions on Haptics, 9 (3) p. 397-408. ISSN 1939-1412, (2016)
  • Hatzfeld, C.; Cao, S.; Kupnik, M.; Wertschützky, R.:
    Vibrotactile Force Perception - Absolute and Differential Thresholds and External Influences
    http://dx.doi.org/10.1109/TOH.2016.2571694
    In: IEEE Transactions on Haptics, PP (99) p. 1. ISSN 1939-1412, (2016)
  • Grosse-Puppendahl, T.; Dellangnol, X.; Hatzfeld, C.; Fu, B.; Kupnik, M.; Kuijper, A.; Hastall, M.R. ; Scott, J.; Gruteser, M.:
    Platypus: Indoor Localization and Identification Through Sensing of Electric Potential Changes in Human Bodies.
    http://doi.acm.org/10.1145/2906388.2906402
    In: MobiSys '16, Singapore, (2016)
  • Hatzfeld, C.; Kern, T.A. (Eds.):
    Engineering Haptic Devices
    www.hapticdevices.eu
    Springer Series on Touch and Haptic Systems. Springer, London, ISBN 978-1-4471- 6517-0, (2014)

Invited Talks

  • Haptic Interaction in Technical Systems (University of Canterbury, Christchurch, NZ, 2016)
  • Basics of Human Haptic Perception (EAP Training School, Technische Universität Darmstadt, DE, 2018)

Teaching / Lehre

  • Ausgewählte Kapitel der Mess- und Sensortechnik
  • Sensorelektronik
  • Messtechnik (Übung)

Open Theses

The following subjects are possible topics for bachelor and master thesis. Please feel free to contact me with different interests and suggestions for other topics.

22.03.2018

Neue Instrumente für den FLEXMIN-Chirurgieroboter

Minimalinvasive Instrumente zeichnen sich durch eine hohe Spezialierung aus. Zur Erhöhung der Einsatzmöglichkeiten des Flexmin-Chirurgieroboters soll im Rahmen dieser Arbeit ein universelles Kopplungs- und Adaptionssystem...[more]

Cat: studentische Arbeiten, Konstruktion, medical engineering, Hatzfeld, Bilz

22.02.2018

Qualifizierung von Ultraschall-Arrays als berührungslose Haptik-Aktoren

Ultraschall-Arrays erlauben die Fokussierung von Schallwellen in einem Maß, das eine taktile Wahrnehmung ermöglicht. Über diese prinzipielle Eigenschaft hinaus ist allerdings wenig über die Möglichkeit bekannt, Ultraschallarrays...[more]

Cat: Wahrnehmung, Technologie, Messtechnik, studentische Arbeiten, Hatzfeld

04.12.2017

Space Mouse auf Basis eines neuartigen Kraft-Momentensensors

Am Institut wurde ein neuartiger Kraft-Momentensensor entwickelt. In dieser Arbeit soll er als Basis für ein mehrdimensionales PC-Eingabegerät verwendet werden.[more]

Cat: Hatzfeld, studentische Arbeiten, Elektronik, Konstruktion, Modellbildung

10.11.2017

Modellierung und Optimierung eines Ultraschall-Reibungsdisplays

Schwingende Oberflächen können als haptisches Display eingesetzt werden, das die Reibung zwischen berührendem Finger und der vibrierenden Oberfläche variiert. In dieser Arbeit soll ein numerisches Modell eines solchen Displays...[more]

Cat: Modellbildung, Simulation, Hatzfeld, studentische Arbeiten

23.10.2017

Automatisiertes Testsetup für die Evaluation minimalinvasiver chirurgischer Instrumetne

Der Nutzen neuartiger Instrumente und Systeme für die minimalinvasive Chirurgie muss vor der Anwendung am Patienten in formalen Evaluationen nachgewiesen werden. Für eine solche Evaluation soll in dieser Arbeit ein Aufbau...[more]

Cat: medical engineering, Elektronik, Messtechnik, Konstruktion, Hatzfeld, studentische Arbeiten

30.06.2017

Messunsicherheitsanalyse von Si-DMS

Am FG Mess- und Sensortechnik werden neuartige Dehnmesselemente auf Silizium-Basis untersucht. Im Rahmen dieser Arbeit sollen diese in Bezug auf ihre Messunsicherheit charakterisiert werden.[more]

Cat: Messtechnik, Modellbildung, Simulation, Hatzfeld, Hessinger, studentische Arbeiten

10.09.2016

Eigenschaften passiver haptischer Schnittstellen

Die mechanischen und dynamischen Eigenschaften von Schaltern, Tastern und Drehstellern haben einen großen Einfluss auf die empfundene Qualität und die Leistungsfähigkeit von haptischen Schnittstellen. Im Rahmen dieser Arbeit soll...[more]

Cat: Recherche, Messtechnik, Modellbildung, Wahrnehmung, Hatzfeld, studentische Arbeiten
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Running and completed Theses

  • Andreas Hubracht: Regulatory Conformity of the FLEXMIN surgical robot system (2017)
  • Rupeng Ma: Hybrid rate/position control with haptic feedback for mechanically constrained haptic interfaces (2017, cooperation with TUD-KOM)
  • Nursura Demircan: Grip force measurement for minimally invasive instruments (2017)
  • Sarah Wojcik: Pseudohaptic force display in gripping interactions (2017)
  • Baris Sahbaz: Evaluation methods for sensorimotor capabilities (2017)
  • Matteo Riad: Automatic Placement of a hollow needle in soft tissue (2016)
  • Sonja Wismath: Development of a force sensor integrated in a hollow needle (2016, cooperation with TU Hamburg-Harburg)
  • Johannes Bilz: Aufbau eines rekonfigurierbaren Joysticks auf Basis von magneto-rheologischen Elastomeren (2015, cooperation with Fraunhofer ISC)
  • Xavier Dellangnol: Indoor Localization Based on Electric Potential Sensing (2015, cooperation with Fraunhofer IGD)
  • Alexander Pavlov: Erkennung von Aufstehsituationen mit multimodaler Sensorik (2015, cooperation with Fraunhofer IGD)
  • Viet Quoc Hoang: Simulation-based Optimization of Psychometric Procedures (2015)
  • Sarah Dorsch: Analysis of the effect of surgical gloves on Human Haptic Perception (2015)
  • Tobias Fritzsche: Development of a Joystick with manipulable characteristics for the evaluation of intrinsic secure interaction schemes (2014)
  • Ismaeel Jallouli: Modelling of the mechanical user impedance (2014)
  • Christian Schröder: Metrological characterization of the user dependent dispensing behaviour of high viscose fluids (2014, cooperation with Procter & Gamble, Kronberg)
  • Dominik Muth: Selection of kinematic sensors for the quantification of haptic perception (2013)
  • Axel Jäger: Werkzeug für den Entwurf von Federelementen (2013)
  • Thomas Mielke: Development of a holding fixture to control contact forces between finger and finger rest during haptic perception measurements (2012)
  • Alexander Becker: Vergleich psychophysikalischer Methodenzur Ermittlung von Wahrnehmungskennwerten (2011)
  • Daniel Pfeffer: Entwicklung und Aufbau einer Differenzgeschwindigkeitssensorik für aktive Lagerungen (2011)
  • Florentine Förster: Analysis of the quantitative influence of selected parameters on human haptic perception (2010)
  • Jona Decker: Entwicklung eines miniaturisierten Datenloggers für Elektrokleingeräte (2010, cooperation with Procter & Gamble, Kronberg)

Published theses can be found on tubiblio (search for author name).

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Measurement and sensor technology

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