Flexibles und robustes Gehen in unebenem Gelände

• Antragsteller: Professor Dr. Daniel J. Rixen
• Fachliche Zuordnung: Automatisierungstechnik, Mechatronik, Regelungssysteme, Intelligente Technische Systeme, Robotik
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 223056368

Trotz ihrer beeindruckenden Fähigkeiten können heutige zweibeinige Laufmaschinen noch nicht mit der Vielzahl an Laufsituationen und Störungen umgehen, die in einem praktischen Einsatz zu erwarten sind. Diese Einschränkungen erscheinen aus heutiger Sicht gravierender als die unter idealen Bedingungen erreichbare maximale Laufgeschwindigkeit, da sie im Kern die oft postulierte Überlegenheit von Laufmaschinen gegenüber Rad- oder Kettenfahrzeugen in unwegsamem Gelände und auf unebenem Untergrund infrage stellen.Im Rahmen des vorgeschlagenen Projekts soll daher die Technologie für deutlich robusteres und flexibleres Gehen in unebenem und unbekanntem Gelände erforscht werden, um so einen Schritt hin zu Einsätzen außerhalb kontrollierter Laborbedingungen zu gehen und die prinzipiellen Vorteile zweibeinigen Laufens in unebenem Gelände ein Stück weit unter Beweis zu stellen. Die Ansätze sollen theoretisch, simulativ, sowie experimentell untersucht werden. Als Versuchsträger dient der zweibeinige Roboter Lola, der am Institut für Angewandte Mechanik im Rahmen des DFG Paketantrags „Natur und Technik intelligenten Laufens“ entwickelt wurde.Mit dem im Titel des Antrags verwendete Begriff der „Flexibilität“ ist die Fähigkeit des Systems gemeint, einen möglichst großen Bereich seiner physikalischen Bewegungsmöglichkeiten auch tatsächlich auszunutzen. Dies ist etwa beim Be- und Übersteigen komplexer, zuvor unbekannter Objekte notwendig, wird aber auch bei sehr großen Schritten relevant. Der Begriff der "Robustheit" bezeichnet die Fähigkeit des Systems, auch bei größeren Störungen ein Umfallen zu vermeiden, was nur durch eine größere Änderung der ursprünglich vorgesehenen Bewegung möglich ist. Diesem Antrag liegen zwei Hypothesen zugrunde:1. Die echtzeitfähige Planung stabiler Lokomotion unter Vermeidung von Singularitäten und Kollisionen wird durch geeignete Wahl eines zeitlich veränderlichen Arbeitsraums und einer prädiktiven inversen Kinematik deutlich vereinfacht und beschleunigt.2. Die Robustheit gegenüber Störungen wird durch reaktive Neuplanung und adaptive Umgebungs- und Robotermodelle erhöht.Die in diesem Projekt gewonnenen Erkenntnisse können leicht auf ähnliche zweibeinige Roboter übertragen werden, sind jedoch auch für die Bewegungsplanung und -regelung etwa von Manipulatoren in komplexen Umgebungen relevant. Konkret ist eine spätere Anwendung auf Ernteroboter angedacht.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen