Trajektorienplanung und Stabilisierung für zweibeinige dynamische Fortbewegung eines Gymnastikroboters auf Basis hybrider Modellierung

• Antragsteller: Privatdozent Dr.-Ing. Dirk Wollherr
• Fachliche Zuordnung: Automatisierungstechnik, Mechatronik, Regelungssysteme, Intelligente Technische Systeme, Robotik
• Förderung: Förderung von 2007 bis 2012
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 31661726

Der Schwerpunkt des beantragten Forschungsprojekts liegt in der Umsetzung schneller, zweibeiniger Fortbewegung mit häufigem Wechsel der Kontaktsituation zwischen Boden und Roboterfüßen. Speziell nichtaktuierte Kontaktsituationen sind von Interesse, z.B. das Abrollen des Fußes über eine Fußkante. Zur Modellierung, Trajektorienplanung und Regelung werden Werkzeuge aus der Theorie der hybriden dynamischen Systeme verwendet. Die parallele Durchführung theoretischer und experimenteller Untersuchungen wird wesentlich dazu beitragen, praxisrelevante Resultate zu produzieren. In Bewegungsabläufen mit wechselnder Kontaktsituation treten Kollisionen auf und die dynamische Struktur schaltet mit jedem Wechsel der Kontaktart. Eine hybride (ereignisdiskret-kontinuierliche) Beschreibung bietet sich an, nicht nur weil die Simulation der Roboterdynamik schnell und einfach realisierbar ist. Durch die Automatenstruktur des hybriden Systems können für die Trajektorienplanung und die Regelung kombinatorische Suchverfahren mit der kontinuierlichen Optimalsteuerung verbunden werden. Desweiteren können vorhandene Resultate über Stabilität hybrider dynamischer Systeme benutzt werden, wie zum Beispiel die Methode von Poincaré zur Analyse der Stabilität periodischer Trajektorien. Von besonderem Interesse ist die Realisierung von Übergangsbewegungen. Hier ist aus der Literatur noch wenig über deren Planung und Stabilität bekannt. Im Rahmen der Hardwareentwicklung soll eine universell einsetzbare Antriebseinheit entwickelt werden, die Motor, Getriebe und Regelelektronik in einer leichten, kompakten Baueinheit zusammenfasst.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Person: Professor Dr.-Ing. Martin Buss