Situation
Tensegrity-Roboter zeichnen sich durch ihre hohe Robustheit, ihr geringes Gewicht und ihre inhärente Nachgiebigkeit aus. Einzelne Tensegrity-Gelenke stehen als Bausteine zur Verfügung und können zu seriellen Manipulatoren kombiniert werden.
Herausforderung
Für eine gegebene Aufgabe stellt sich die Frage, welche Anzahl, Art und Anordnung der Tensegrity-Gelenke erforderlich ist, um den benötigten Arbeitsraum zu erreichen. Gesucht wird die einfachste und effizienteste Roboterkinematik, die die Aufgabe zuverlässig erfüllt und dabei möglichst wenige Gelenke sowie eine geeignete Segmentgeometrie besitzt.
Lösungsidee
Im Rahmen der Arbeit soll ein Verfahren zur automatischen Ermittlung einer geeigneten Topologie für einen Roboterarm entwickelt werden. Basierend auf einer Aufgaben- oder Arbeitsraumbeschreibung werden unterschiedliche Roboterkinematiken generiert und hinsichtlich ihrer Eignung bewertet. Ziel ist die automatische Bestimmung der optimalen Anzahl und Anordnung der Gelenke sowie der Segmentlängen, sodass ein aufgabenspezifisch optimierter Tensegrity-Manipulator entsteht.
Mögliche Arbeitsinhalte
- Literaturrecherche zu Verfahren der automatisierten Robotersynthese und Topologieoptimierung Analyse und Vergleich bestehender Optimierungsverfahren (z. B. evolutionäre Algorithmen, Graph-basierte Verfahren, Black-Box-Optimierung)
- Auswahl eines geeigneten Verfahrens für die Synthese von Tensegrity-Manipulatoren Konzeption und Anpassung des ausgewählten Verfahrens an die Anforderungen modularer Tensegrity-Gelenke
- Implementierung eines Prototyps zur automatischen Bestimmung der Roboterkinematik Definition geeigneter Optimierungsziele und Nebenbedingungen (z. B. Erreichbarkeit, Anzahl der Gelenke, Baulänge)
- Evaluation des Verfahrens anhand exemplarischer Aufgabenstellungen Vergleich der erzeugten Kinematik mit Referenzlösungen aus der Literatur
Anforderungsprofil
- Interesse an Robotik und Kinematik
- Grundkenntnisse in Python oder einer vergleichbaren Programmiersprache
- Grundkenntnisse in mathematischer Optimierung
- Interesse an Tensegrity-Strukturen, seilbasierten Systemen
- Selbstständige, strukturierte und sorgfältige Arbeitsweise
Hinweise zur Bewerbung
- Beginn ist jederzeit möglich
- Bewerbungen bitte per E-Mail mit aktuellem Lebenslauf und Notenübersicht senden (unvollständige Bewerbungen werden nicht berücksichtigt)
- BA/PA/MA möglich
Detaillierte Informationen zu den möglichen Aufgabenstellungen und technischen Anforderungen werden gerne in einem persönlichen Gespräch erläutert.
Ansprechperson: Jakob Hartmann