Lehrstuhl für Computational Physics in Engineering (CPE)

Herstellung und Modellierung von Soft Robots

Soft Robots (Kontinuumsroboter) sind eine neue bioinspirierte Art Roboter, die nahezu vollständig aus weichen Materialien bestehen und die sich fast uneingeschränkt verformen lassen. Sie werden typischerweise durch Seilzüge oder Pneumatik angesteuert. Ihr Potential liegt in ihrer enormen Anpassungsfähigkeit, ihrer Robustheit und ihrer Nachgiebigkeit bei Kontakt mit anderen Objekten. Als Einsatzfelder kommen Assistenzsysteme, Rettungs- und Erkundungseinsätze oder auch die Verwendung in automatisierter Fertigung in Betracht.

Seit Juli 2019 wird unsere Forschung zu Soft Robots im Rahmen des SPP2100 durch die Deutsche Forschungsgesellschaft (DFG) gefördert. Unser Projekt beschäftigt sich mit der Simulation von Bewegungsabläufen und dem Kontakt zwischen Roboter und anderen Objekten. Durch die gewonnenen Erkenntnisse wollen wir die Verbesserung von Bewegungsmechanismen erleichtern. Der Ansatz, den wir verfolgen, liegt in der Approximierung von Soft Robots als eine Kombination balkenförmiger Aktuatoren. Durch die Balkenformulierung sind dynamische Simulationen deutlich weniger ressourcenaufwendig als beispielsweise mittels FEM. Die speziellen Eigenschaften von Soft Robots - insbesondere die extreme Flexibilität und die (in unserem Fall) pneumatische Aktuierung - stellen in der Modellierung besondere Herausforderungen dar.

Als Anschauungsobjekt für die gewonnen Erkenntnisse arbeiten wir an einem schlangenförmigen Roboter. Die Fortbewegung von Schlangen passt sehr gut zu unseren Themen, da sie aus der Bewegung von extrem verformbaren Balken unter dem Einfluss von richtungsabhängiger Reibung resultiert.

Förderung

Gefördert durch die DFG im Rahmen des SPP 2100


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