Ein leistungsgesteigerter, autonomer Zweibeiner

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Heinz Ulbrich
• Subject Area: Automation, Mechatronics, Control Systems, Intelligent Technical Systems, Robotics
• Term: from 2004 to 2006
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5432319

Die bisherigen Arbeiten für die Entwicklung, den Bau und die vielfältigen Laufversuche der zweibeinigen Laufmaschine JOHNNIE legen die Neustrukturierung des Systems nahe. JOHNNIE ist an die führende japanische Technologie heran- und in einigen Punkten darüber hinausgekommen. Letzteres betrifft das autonome Laufen, das in Zusammenarbeit mit dem Lehrstuhl für Steuerungs- und Regelungstechnik der TU München durchgeführt wurde. Der Antrag bezieht sich dabei im Wesentlichen auf die Machbarkeit neuer und sehr stark an der Biologie orientierter Lauftechnologien. Sie beinhalten die Chance, einige der bisher ungelösten Probleme beim autonomen Laufen auf der einen und beim schnellen Laufen auf der anderen Seite zu lösen. Eine wesentliche Herausforderung stellt das schnelle Laufen dar, das nur über eine entsprechende Auslegung des Gesamtsystems realisierbar ist. Dies kommt natürlich auch dem langsamen Laufen zugute. JOHNNIE ist mit rund 40 kg bereits die leichteste Maschine ihrer Art. Ansatzpunkte ergeben sich beim Leichtbau und in der Antriebstechnik. Signifikante Änderungen der vorhandenen Konzeption sind nach dem heutigen Stand des Wissens bei der Sensorik und der Regelung notwendig. Nach Angaben der Biologen und Mediziner arbeiten biologische Systeme beim schnellen Laufen mit geringerem sensorischen und regelungstechnischen Aufwand als beim langsamen Laufen. Dies bedeutet geschwindigkeitsabhängige Reglerstrukturen und entsprechenden Sensoreinsatz. Die viel diskutierte Möglichkeit, während des Laufens potenzielle Energie in passiven Komponenten zu speichern und für den Laufvorgang möglichst geschickt einzusetzen, ist bisher nicht wirklich realisiert worden. Die passiven Elemente sollen dabei die aktiven ergänzen, nicht ersetzen. Ein Laufsystem braucht Zufuhr von Energie, aber eben optimal im Sinne eines Minimums. Eine Steigerung der Autonomie lässt sich durch eine verbesserte Einbindung der Laufregelung in den Informationsfluss des Sichtsystems realisieren. Dies bietet zudem die Möglichkeit, über die Dynamik der Bildsequenzen zu redundanten Messungen der Lage und Orientierung des Oberkörpers der Laufmaschine zu kommen.

• DFG Programme: Research Grants
• Participating Person: Professor Dr.-Ing. Friedrich Pfeiffer