M-Runners

Das Projekt M-Runners ist Teil des ERC Advanced Grant 2018 mit dem Fokus auf Modal Nonlinear Resonance for Efficient and Versatile Legged Locomotion. ERC-Grants werden in einem offenen Wettbewerb an Projekte von angehenden und etablierten Forschern vergeben, die unabhängig von ihrer Herkunft in Europa arbeiten oder sich dorthin begeben.

Projektdetails

Das Ziel von M-Runners ist, den Erkenntnisgewinn um die fundamentalen Prinzipien der beinbasierten Bewegung so weit zu steigern, dass vier- und zweibeinige Roboter entwickelt werden können, die ähnliche Bewegungscharakteristiken hinsichtlich Versatilität und Effizienz wie ihre biologischen Vorbilder aufweisen.

Die zentrale Hypothese des Forschungsvorhabens ist, dass biologische Fortbewegung fundamental durch die bio-mechanische Resonanzeigenschaften des jeweiligen Körpers bestimmt wird und dass ein wissenschaftlicher Durchbruch in der robotischen Lokomotion essenziell von dem Verständnis und der Nutzung dieser Phänomene abhängt. Wenn der Körper so beschaffen ist, dass Gehen und Laufen intrinsischen periodischen Bewegungen des Systems entsprechen, dann wird die Regelung einfach. Robustheit und energieeffizient sind dann natürliche Konsequenzen. Mathematische Methoden zur Beschreibung, Analyse, Entwurf und Regelung von nichtlinearen Resonanzen und elastisch resonanten Robotern fehlen allerdings heute weitestgehend. Das Projekt hat daher als primäres Ziel den Entwurf einer neuen Theorie von nichtlinearen Schwingungen, die auf elastische Mehrkörpersysteme angewandt werden kann, und zwar sowohl auf biologische als auch auf robotische Systeme.

Das Projekt M-Runners betreibt interdisziplinäre Forschung an den Grenzbereichen zwischen Robotik, nichtlineare dynamische Systeme, Biomechanik, Neurowissenschaft und künstlicher Intellligenz (KI).

Wir werden uns von der Biologie hinsichtlich der grundlegenden Bewegungsabläufe und der Muskelanordnungen (Kopplungen, Redundanzen, Compliance -verteilungen) inspirieren lassen. Umgekehrt erwarten wir von unserer Theorie, dass sie neue Hypothesen für ein tieferes Verständnis der Biomechanik, der Fortbewegung und deren Steuerung durch das Nervensystem generiert. Wir werden Roboter entwerfen und demonstrieren, die sich mit ähnlicher Geschwindigkeit und mechanisch-energetischer Effizienz, wie Tiere und Menschen bewegen können und die eine vergleichbare Geländegängigkeit und Robustheit aufweisen. Das primäre Anwendungsszenario ist die Weltraumerkundung auf dem Mars in Canyons, Höhlen oder steilen Berghängen. Mögliche Anwendungsgebiete erstrecken sich aber vom Gesundheitsbereich über Assistenzrobotik bis hin zum Einsatz in Katastrophengebieten.

Die ERC Advanced Grants werden an herausragende Forscher vergeben, die exzellente wissenschaftliche Leistungen und besonders signifikante wie auch originelle Forschungsergebnisse vorweisen können. Sie leiten als Principal Investigators Forschungsprojekte, die in einer öffentlichen oder privaten Forschungseinrichtung in einem der EU-Mitgliedstaaten oder assoziierten Länder durchgeführt werden.