Echtzeitfähige Modellinversion mittels Servo-Bindungen für schnell bewegte Softroboter

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Robert Seifried
• Fachliche Zuordnung: Mechanik
• Förderung: Förderung seit 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 396289190

Ziel des Projekts ist die echtzeitfähige Modellinversion zur Vorsteuerung von sich schnell bewegenden Softrobotern. Während in der ersten Phase die echtzeitfähige Modellinversion für allgemeine unteraktuierte mechanische Systeme betrachtet wurde, soll der Fokus in der zweiten Phase auf den anwendungsspezifischen Herausforderungen im Bereich schnell bewegter Softroboter liegen. Softroboter sind moderne Roboter aus sehr weichen Materialien, wie z. B. Silikon oder anderen Elastomeren und bilden ein sehr aktuelles Forschungsgebiet. Durch ihre sehr weiche Struktur sind Softroboter besonders für Greifprozesse geeignet sowie für den Einsatz in Umgebungen, in denen die Möglichkeit einer Kollision mit der Umgebung oder Menschen besteht. Für Softroboter werden bisher vor allem auf quasi-statischen Modellen basierte Steuerungs- und Regelungsverfahren verwendet. Diese lassen sich jedoch nicht auf schnell bewegte Softroboter anwenden, da die Dynamik hier einen dominanten Einfluss hat. Daher sollen die hier entwickelten inversen Modelle die Dynamik explizit berücksichtigen. Für diese unteraktuierten Systeme ergibt sich die Fragestellung, welche strukturellen Eigenschaften vorliegen und wie darauf aufbauend die echtzeitfähige Modellinversion für größere Modelle mit vielen Freiheitsgraden, jedoch auch vielen Stellgliedern, effizient gestaltet werden kann. Des Weiteren erweisen sich Modelle für Softroboter aufgrund von Fertigungsungenauigkeiten und Parameterunsicherheiten häufig als ungenau. Daher wird auch eine datenbasierte Adaption der Modelle angestrebt, welche mit der Modellinversion kompatibel ist. Um frühzeitig mit realen Parametern zu arbeiten sowie für die Validierung der entwickelten Methoden, wird eine enge Verzahnung der numerischen Arbeiten mit experimentellen Arbeiten erfolgen. Dazu wird eine Softroboterfamilie aufgebaut, wodurch Softroboter mit unterschiedlicher Komplexität zur Verfügung stehen. Diese beinhalten einerseits eine durch die softe Natur gegebene Unteraktuiertheit, jedoch auch teilweise eine redundante Aktuierung, um komplexe Bewegungen ausführen zu können. Die Praxistauglichkeit der Modellinversion mittels Servo-Bindungen für viele Klassen von unteraktuierten Mehrkörpersystemen konnte im Projekt gezeigt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen