Regelung von pneumatisch aktuierten, nachgiebigen Kontinuumsmanipulatoren in Kontaktsituationen für robotische Manipulationen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Oliver Sawodny
• Fachliche Zuordnung: Automatisierungstechnik, Mechatronik, Regelungssysteme, Intelligente Technische Systeme, Robotik
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 576130402

Die nachgiebige Kontinuumsrobotik (engl.: soft continuum robotics) ist ein neues und schnell wachsendes Gebiet der Robotik. Nachgiebige Kontinuumsmanipulatoren können sensibel auf physische Interaktion reagieren und sind vorteilhaft für den Einsatz in unstrukturierten, heterogenen Umgebungen, wie bei der Demontage und Wartung in engen Maschinenräumen, in der Landwirtschaft bei der Ernte von Früchten oder zur Vereinzelung und Handhabung in Logistikzentren. Das übergeordnete Ziel ist die Entwicklung modellbasierter Methoden und deren Kombination mit datengetriebenen Verfahren zur Rekonstruktion von flächigen, dreidimensionalen Kontaktsituationen für die Regelung von nachgiebigen, pneumatisch aktuierten Kontinuumsmanipulatoren und deren Greifablauf für einfache Objekte zu untersuchen. In dem Vorhaben wird ein pneumatisch aktuierter, tentakelförmiger Kontinuumsmanipulator behandelt, der Manipulator und Greifer in einem Element integriert. Dieser neuartige Greif- und Manipulationsmechanismus ermöglicht es, in schwerzugänglichen Bereichen Objekte zu erreichen und zu greifen. Des Weiteren können aufgrund seiner Flexibilität unterschiedlich komplexe Geometrien und Objekte unterschiedlicher Nachgiebigkeiten durch Umschließen gegriffen werden. Damit soll in der ersten Förderperiode für einen Ein-Tentakelmanipulator mit einem Tentakel die zentrale Forschungsfrage beantwortet werden, wie bekannte Ansätze zur Regelung der freien Bewegung um eine Steuerung und Regelung für Kontaktsituationen erweitert werden können. Das beinhaltet sowohl die Untersuchung der Rekonstruktion von Kontaktflächen als auch die Rekonstruktion der zugehörigen Kontaktkräfte, sodass sicheres Greifen von fragilen Objekten ermöglicht werden kann. Die pneumatische Aktuierung von Kontinuumsmanipulatoren bietet aufgrund der einfachen Druckmessung in den Kammern hierzu interessante Ansatzpunkte. Darauf aufbauend soll in diesem Forschungsvorhaben untersucht werden, wie Greifplanungsalgorithmen für Handhabungsaufgaben zu formulieren sind, die ein Vorausrichten und Greifen von Objekten unterschiedlicher Größe, Geometrie und Nachgiebigkeit in schwer zugänglichen Bereichen ermöglichen. Hierbei sollen Kombinationen von modellbasierten und datengetriebenen Ansätzen berücksichtigt werden. Die Förderung dieses Forschungsvorhabens ermöglicht somit neue Erkenntnisse in der Interaktion von vollständig nachgiebigen Kontinuumsmanipulatoren mit der Umwelt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen