Kohärente Methodologie zur Modellierung und zum Entwurf weicher Roboter – Die Soft Material Robotics Toolbox (SMaRT)

Roboter aus weichen Materialien bieten eine hohe Flexibilität. Die Nachgiebigkeit des Materials führt zu einer erhöhten Anpassungsfähigkeit, die klassische Robotersysteme nicht bieten können. Entsprechend entwickelte Roboter können sich ihrer Umgebung anschmiegen, ohne dass es zu einer Beschädigung am Roboter, an der Umgebung oder den zu handhabenden Objekten kommt. Softe Roboter bieten somit Vorteile in der industriellen Mensch-Roboter-Kollaboration und der Greiftechnik. Aber auch in der Medizintechnik können softe Roboter verwendet werden, um beispielsweise bei minimalinvasiven Eingriffen die Verletzungsgefahr des umliegenden Gewebes zu reduzieren.

Mit der erhöhten Flexibilität gehen jedoch auch neue Herausforderungen einher. Bis heute existiert keine Methodik für eine zielgerichtete Entwicklung von soften Robotersystemen. Die systematische Synthese von soften Robotersystemen erfordert geeignete Werkzeuge zur Modellierung des Systemverhaltens. Große elastische Verformungen und nichtlineares Materialverhalten müssen bei der Modellierung des Systemverhaltens berücksichtigt werden.

Ziel dieses Projekts ist es, Modellierungsmethoden für softe Robotersysteme zu entwickeln und die notwendigen und fehlenden Werkzeuge für die zielgerichtete und unkomplizierte Entwicklung dieser neuartigen Roboter bereitzustellen. Der Schwerpunkt des Projekts liegt auf pneumatisch angetriebenen, armähnlichen, weichen Roboterstrukturen. Ziel ist eine Modellierungsmethodik, die auf einer nahtlosen Beschreibung der Kinematik, Statik und Dynamik weicher Robotersysteme aufbaut. Hierbei befasst sich das match insbesondere mit dem Gebiet der kinematischen und statischen Modellierung insbesondere auch im Kontaktfall, sowie darauf aufbauender Bewegungsplanung und Designoptimierung.