KI-gestützte Entwurfsmethoden in der Soft Robotik
Motivation
Die Soft Robotik beschäftigt sich mit der Entwicklung weicher und flexibler Roboter, bestehend aus elastischen Materialien. Durch diese Eigenschaften können die Roboter in sensiblen Bereichen oder schwer zugänglichen Umgebungen eingesetzt werden. Der aktuell oft versuchsgesteuerte orientierte Entwurf von Soft Robotern erfordert einen hohen Aufwand an Zeit und Ressourcen und ist meist anwendungsspezifisch.
Zur Berechnung der Bewegung von Soft Robots eignen sich
- die Nichtlineare Finite-Elemente-Methode,
- geometrisch exakte Balkenmodelle.
Im folgenden Video wird mithilfe einer Simulation auf Grundlage eines geometrischen exakten Balkenmodells der Arbeitsraum für eine vorgebene Geometrie eines weichen pneumatischen Biegeaktuators abgeleitet.
Einblicke in die Forschung
Im folgenden Video wird mithilfe einer Simulation auf Grundlage eines geometrischen exakten Balkenmodells der Arbeitsraum für eine vorgegebene Geometrie eines weichen pneumatischen Biegeaktuators abgeleitet.
Ziel ist es, eine Aufteilung der Querschnittsfläche des weichen pneumatischen Biegeaktuators zu finden, welches den durch den Anwender beliebig vorgegebenen Arbeitsraum abzubilden vermag. Für diese Gestaltoptimierung eignen sich unter anderem genetische Algorithmen zur gradientenfreien Optimierung.
Soft Robot-Prüfstand
Der pneumatische Prüfstand ermöglicht die experimentelle Validierung und Verifizierung der entworfenen Soft Robotern. Hierbei können bis zu sechs unterschiedliche Drücke verwendet werden. Ein Stereo-Kamerasystem erfasst die Roboter aus zwei unterschiedlichen Blickrichtungen und ermöglicht durch die gleichzeitige Erfassung zweier Bilder eine Triangulation von Bildpunkten und somit eine dreidimensionale Rekonstruktion der Backbone oder von einzelnen Markerpunkten. Die Rekonstruktion der Backbone wird mithilfe eines markerlosen ICP-Algorithmus durchgeführt.
Förderung
Daring More Intelligence – Design Assistants in Mechanics and Dynamics
Gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) – 501861263 – SPP2353
Kontakt
Dipl.-Ing. Leon Schindler
E-Mail: leon.schindler(at)mv.rptu.de
Tel: +49 (0) 631/205-5107