Beinroboter-Lokomotion auf natürlichem weichen Untergrund

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Raul Fuentes
• Fachliche Zuordnung: Automatisierungstechnik, Mechatronik, Regelungssysteme, Intelligente Technische Systeme, Robotik
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 550114247

In diesem Projekt werden wir demonstrieren, quantifizieren und charakterisieren, wie die Verwendung eines genauen geomechanischen Modells der Beinbewegung die allgemeine Effizienz von Robotern verbessert. Dies wird wissenschaftliche Entwicklungen sowohl in der Robotik als auch in der Geomechanik in einem hochgradig interdisziplinären Projekt erfordern, das die Art und Weise, wie Beinroboter (und andere) für den Einsatz in instabilen Geländen entworfen werden, transformieren könnte. Wir gehen davon aus, dass die Leistung und Zuverlässigkeit der Beinroboter-Lokomotion auf weichen Untergründen verbessert werden kann, indem die derzeit verwendeten, einfacheren Bodenmodelle der Robotiker (Feder/Dämpfer, Reibungskegel) durch präzisere geomechanische Modelle ersetzt werden. Unter dieser Prämisse kann durch eine bessere Schätzung der Bodenreaktionskräfte und Fußverschiebungen durch geomechanische Modelle weicher Substrate die Robotersteuerung verbessert werden, was zu einem breiteren nutzbaren Steuerungsparameterraum und einer besseren Roboterleistung führt, einschließlich einer höheren Robustheit und energieeffizienteren Beinlokomotion. Wir vermuten, dass das Gehen auf weichen Substraten Steuerungsstrategien und -parameter für die Lokomotion erfordert, die individuell für Substrattypen und Substratparameter wie Wassergehalt und Vorverdichtungszustand festgelegt sind. Bis jetzt wurden keine geomechanischen Modelle verwendet, um die Lokomotion von Beinrobotern in Echtzeit zu steuern. Wir schlagen vor, dass in einem schrittweisen Prozess geomechanische Modelle in Kombination mit MPCs und vereinfachten Robotermodellen und -steuerungen (LIPM, TSLIP, ZMP) arbeiten und dabei echtzeitfähig bleiben.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Belgien
• Partnerorganisation: Fonds Wetenschappelijk Onderzoek - Vlaanderen ; Research Foundation Flanders (FWO)
• Kooperationspartner: Professor Dr. Alexander Badri-Spröwitz