Computergestützte optimale Steuerung eines zweibeinigen Roboters - Al-Shuka, Hayder
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Zweibeinige Roboter, die den Menschen bei bestimmten Aufgaben unterstützen oder ersetzen sollen, stehen seit Jahrzehnten im Mittelpunkt der Forschung. Die Erforschung dieser Roboter ist entscheidend für das Verständnis der menschlichen Fortbewegung und die Verbesserung der Kontrollstrategien für Prothesen und Orthesen. Zu den Herausforderungen bei der Konstruktion gehören jedoch unter anderem: (1) Instabilität aufgrund passiver Gelenke beim einfachen Fuß-Boden-Kontakt; (2) Variationen in der Konfiguration beim Übergang zwischen Gehphasen - untersteuert bei einfacher Unterstützung und…mehr

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Produktbeschreibung
Zweibeinige Roboter, die den Menschen bei bestimmten Aufgaben unterstützen oder ersetzen sollen, stehen seit Jahrzehnten im Mittelpunkt der Forschung. Die Erforschung dieser Roboter ist entscheidend für das Verständnis der menschlichen Fortbewegung und die Verbesserung der Kontrollstrategien für Prothesen und Orthesen. Zu den Herausforderungen bei der Konstruktion gehören jedoch unter anderem: (1) Instabilität aufgrund passiver Gelenke beim einfachen Fuß-Boden-Kontakt; (2) Variationen in der Konfiguration beim Übergang zwischen Gehphasen - untersteuert bei einfacher Unterstützung und übersteuert bei doppelter Unterstützung; (3) mehrere Freiheitsgrade (DOFs); und (4) Interaktion mit unbekannter Umgebung. Diese Arbeit befasst sich mit rechnerischen Optimalsteuerungsstrategien für zweibeinige Roboter mit Null-Moment-Punkt (ZMP). Durch die Anwendung der rechnerischen Optimalsteuerung untersuchen wir die Auswirkungen von Beschränkungen auf die Fortbewegung, wie z. B. die Beibehaltung des Schwungfußes parallel zum Boden und die Beibehaltung der Hüftbewegung auf einer konstanten Höhe. Eine Finite-Differenzen-Methode übersetzt das unendlich-dimensionale Optimalsteuerungsproblem in ein endlich-dimensionales suboptimales Problem, gefolgt von einer Parameteroptimierung zur Ableitung suboptimaler Trajektorien unter verschiedenen Einschränkungen.
Autorenporträt
Dr. Hayder Al-Shuka, geboren 1979 in Bagdad, Irak, promovierte 2014 an der RWTH Aachen in Deutschland mit den Schwerpunkten Mechanismustheorie, Maschinendynamik und Robotik. Von 2006 bis 2017 war er Dozent an der Fakultät für Maschinenbau der Universität Bagdad und von 2017 an Postdoktorand an der Shandong-Universität in China.