GRK 2198:  Soft Tissue Robotics - Simulationsmethoden zur Entwicklung von Steuerungs- und Automatisierungsstrategien von Robotern für die Interaktion mit weichen Materialien

• Fachliche Zuordnung: Systemtechnik
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 277536708

Die Interaktion von (steifen) Robotern mit weichen Materialien stellt uns vor zahlreiche herausfordernde Probleme, die weitestgehend ungelöst sind. Bisher existiert noch kaum Ansätze für der Verbesserung von Robotern, die leicht deformierbare Materialien bearbeiten oder mit Weichgewebe interagieren. Um eine auf lange Sicht erfolgreiche Basis zu schaffen, die einen signifikanen Beitrag zur Lösung dieser Probleme leisten kann, soll eine interdisziplinäre Umgebung für die Grundlagenforschung und für die Ausbildung von Doktoranden in diesem Gebiet etabliert werden. Aufbauend auf der langjährigen Kooperation zwischen der Universität Stuttgart und der University of Auckland, und unter Ausnutzung von Synergieeffekten in den Forschungsschwerpunkten der Universitäten in den Bereichen Simulationstechnik, Cyber-Physical Engineering, Robotertechnik und Biomedizintechnik, beabsichtigen wir mit diesem internationalen Graduiertenkolleg (IGK) ein internationales und interdisziplinäres Umfeld zu schaffen, welches sich dieser Herausforderung stellen kann. Der IGK soll sich auf Forschung in den Schwerpunkten (i) Simulationstechnologien (Focus Area A), (ii) Automatisierung und Steuerung (Focus Area B) und (iii) Umsetzung/Verknüpfung von technischen und biologischen Konzepten (Focus Area C) konzentrieren, um das grundlegende Verständnis und Wissen zu verbessern.Im Wesentlichen geht es darum, Simulationstechniken und Sensoren weiterzuentwickeln, um eine zielgerichtete Entwicklung neuer Regelungs- und Steuerungstechniken von Robotern, die mit weichen Materialien interagieren, zu ermöglichen. Durch die Ausbildung einer neuen Generation von Absolventen, die in einem internationalen und interdisziplinären Umfeld in Bereichen der Simulationstechnik, der Computermodellierung, der Sensorik, der Robotik und der Regelungstechnik promoviert haben, werden wir die Wissensbasis für die Konstruktion solcher Roboter verbessern. Die im Rahmen dieses IGK gewonnenen Erkenntnisse und Erfahrungen sind für die Zukunft von unschätzbarem Wert, da sie die Vernetzung und den Informationsaustausch zwischen der virtuellen und der physischen Welt vorantreiben. Dieser Austausch wird in der Zukunft immer wichtiger werden, da er die Grundlage für das digitale Ingenieurwesen darstellt. Beispielhaft können hier automatisierte Infrastrukturentwicklungen (z.B. Cyber-Physical Systems), Mensch-Maschine-Schnittstellen und Aspekte der (menschlichen) Sicherheit und (medizinischen) Ergonomie in der (Fleisch-, Agrar- und Automobil-)Industrie genannt werden. Absolventen dieses IGKs werden dank ihres strukturierten Ausbildungsprogramms signifikante Beiträge zur Weiterentwicklung dieser strategischen Ziele in Deutschland und Neuseeland leisten und damit höchst wertvoll sein.

• DFG-Verfahren: Internationale Graduiertenkollegs
• Internationaler Bezug: Neuseeland
• Antragstellende Institution: Universität Stuttgart
• IGK-Partnerinstitution: Callaghan Innovation; Research and Technical Services; New Zealand eScience Infrastructure (NeSI); University of Auckland
• Sprecher: Professor Oliver Röhrle, Ph.D.
• beteiligte Wissenschaftlerinnen / beteiligte Wissenschaftler: Professor Dr.-Ing. Frank Allgöwer; Dr. Filiz Ates, seit 9/2020; Professor Dr. Bernard Haasdonk; Dr.-Ing. Armin Lechler; Professorin Dr.-Ing. Nejila Parspour; Dr.-Ing. Andreas Pott; Professor Dr. Syn Schmitt; Professorin Dr. Miriam Schulte; Professor Dr. Marc Toussaint; Professor Dr.-Ing. Alexander Verl; Professorin Dr. Maria Wirzberger, seit 9/2020; Professor Dr. Jörg Wrachtrup
• Sprecher (IGK-Partner): Professor Peter Weiliang Xu, Ph.D.