Bewegung mechanischer Systeme auf festen, widerstandserzeugenden Oberflächen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Klaus Zimmermann
• Fachliche Zuordnung: Automatisierungstechnik, Mechatronik, Regelungssysteme, Intelligente Technische Systeme, Robotik ; Angewandte Mechanik, Statik und Dynamik ; Mechanik
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 263902212

Mit dem Fortsetzungsantrag wird das Ziel verfolgt, das erarbeitete Verständnis zur Bewegung mechanischer Systeme in und auf widerstandserzeugenden Medien weiterzuentwickeln und für ausgewählte Szenarien für den modell-basierten Entwurf von technischen Bewegungssystemen zu nutzen. Bei der Erarbeitung der wissenschaftlichen Basis für den Entwurf mobiler Systeme bilden (1) die mechanischen Grundlagenuntersuchungen der dynamischen Eigenschaften und energetischen Charakteristika von Systemen, die sich mittels Konfigurationsänderung oder über eine Umverteilung der Masse des Systems bewegen, (2) die Untersuchung ihrer Steuerbarkeit und zugleich (3) die Definition optimaler Systemparameter für ausgewählte Bewegungsalgorithmen weiterhin den Forschungsfokus.Es wird das Ziel verfolgt, mittels analytischer Methoden der Mechanik die Frage zu beantworten, ob die Fortbewegung eines mechanischen Systems bei bekannten Widerstandsgesetzen prinzipiell möglich ist, und wenn ja, mit welchen Steueralgorithmen für eine gegebene Konfiguration dies realisiert wird. Die immer am Anfang zu formulierenden Ja-Nein Aussagen zur Fortbewegung basieren dabei auf der Betrachtung konkreter, aber stets verallgemeinerbarer und übertragbarer Modelle in einer definierten widerstandserzeugenden Umgebung. Somit geht es bei der modellbasierten Formulierung von notwendigen und hinreichenden Bedingungen für eine Bewegung unter Nutzung von Methoden der Nichtlinearen Mechanik immer um konkrete mechanische Systeme. Sie sind dabei durch biologische Vorbilder inspiriert. Damit ist verbunden, das Bewegung im Antragssinne als Fortbewegung verstanden wird. Der Antrag ist methodisch auf analytische Verfahren fokussiert, weil verallgemeinerbare Aussagen in Form notwendiger und hinreichender Bedingungen für eine Fortbewegung formuliert werden sollen. Erst nach weitestgehend ausgeschöpften Möglichkeiten im Bereich der analytischen Verfahren wird mit Werkzeugen zur numerischen Simulation gearbeitet. Das Ziel dabei ist eine Nutzung computergestützter Dynamik-Simulationen im Projekt vorrangig als Evaluierungstool in Verbindung mit Experimenten. Applikationen und Weiterentwicklungen von Prototypen sollen unter dem Aspekt zusätzlicher Zwangsbedingungen für das System (z.B. konstante Geschwindigkeit oder Orientierung von Teilsystemen) und dem Einsatz von smart materials betrachtet werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Russische Föderation
• Partnerorganisation: Russian Foundation for Basic Research
• Kooperationspartner: Professor Dr. Felix L. Chernousko