Dieses Projekt aus dem Bereich der Helmholtz-Nachwuchsgruppen mit dem Titel „Dynamische Regelung Humanoider Laufmaschinen” behandelt die wichtigsten Aspekte der Regelung humanoider Roboter mit Schwerpunkt auf erweiterten Bewegungsfähigkeiten für die Fortbewegung und physische Interaktion.
Projektdetails
Während der letzten 20 Jahre haben sich die Regelungsanwendungen in der Roboterforschung von der Regelung vollständig gelenkiger seriell- und parallelkinematischer Manipulationssysteme hin zu größeren, höherkomplexen Systemen erweitert, wozu mechanische Systeme mit nicht-holonomen Einschränkungen, Unteraktuierung in der Regelungseingabe und verschiedenen Kontaktbeschränkungen gehören, die in hybrid-dynamischen Systemen resultieren. Heute dienen zweibeinige humanoide Roboter als wichtiges Anwendungsfeld der Roboterregelung, bei der alle vorher genannten Regelungsprobleme gleichzeitig anliegen.
Während die grundlegenden Gangregelungslösungen für zweibeinige Laufmaschinen auf Basis vereinfachter Modelle entwickelt worden sind, fehlt es diesen Ansätzen in Bezug auf das Umgebungsmodell noch an Robustheit, wie beim Fuß-Boden-Kontakt, und erlauben daher keine Verallgemeinerung bis zum vollständigen dynamischen Modell. Der sichere Gang auf zwei Beinen ist eine Schlüsseleigenschaft, ohne die humanoide Roboter als mechanische Gehilfen in häuslichen Wohnumgebungen nicht ernsthaft in Betracht gezogen werden können. In diesem Projekt werden Gangregelungsalgorithmen entwickelt, die eine Schrittanpassung in Echtzeit ermöglichen und damit auch eine direkte (Online-)Anpassung an die Umgebungsbedingungen.
Die nachgiebige Ganzkörper(bewegungs)regelung ist Voraussetzung sowohl für die physische Interaktion mit Menschen als auch die autonome Manipulation. Insbesondere bei Robotern im direkten Umfeld von Menschen muss die Herausforderung gemeistert werden, wie auf die beabsichtigte und unbeabsichtigte physische Interaktion mit Menschen im Stand ebenso wie in der Bewegung reagiert wird. Während moderne humanoide Roboter viele verschiedene kontrollierte Bewegungen in präzise definierten bzw. genau festgelegten Umgebungen durchführen können, konzentrieren sich die Ansätze zur Bewegungsregelung heute auf statische Umgebungen und berücksichtigen die physische Interaktion mit Menschen nur wenig oder gar nicht. In diesem Projekt möchten wir nicht nur auf die Fähigkeiten eingehen, auf den vom Menschen ausgehenden physischen Kontakt zu reagieren, sondern darüber hinaus auch die vom Roboter ausgehende und durchgeführte Mensch-Roboter-Interaktion betrachten.