Thema

Titel: Modellierung und Mehrkörpersimulation formlabiler Bauteile zur Planung von Handhabungsstrategien in der Robotik
Typ:
  • Studienarbeit
  • Bachelorarbeit
Betreuer:
Status: offen

Hintergrund

Im Rahmen des Internationalen Graduiertenkollegs „Soft Tissue Robotics“ wird die Interaktion von Robotern mit weichen Materialien erforscht. Formlabile und nachgiebige Bauteile stellen dabei eine enorme Herausforderung für heutige Robotersteuerungen dar. Aufgabenstellungen die der Mensch intuitv beherrscht, wie das simple Greifen verschiedener weicher Objekte unterschiedlicher Geometrie, stellen Robotersysteme vor eine Vielzahl derzeit ungelöster Probleme.

Um Robotern ein Gefühl für den Umgang mit weichen Materialien zu verleihen, sodass entsprechende Handlungsstrategien abgeleitet werden können (z.B. geeignete Griffpositionen unter Berücksichtigung der Materialsteifigkeit) soll der Robotersteuerung ein virtuelles Abbild des Materialverhaltens auf Basis von Simulationsmethoden zur Verfügung gestellt werden. Um akzeptable rechenzeiten zu gewährleisten soll ein vereinfachtes Modell des weichen Materials aufgestellt werden, das das makroskopische Materialverhalten ausreichend genau approximiert.

Roboterarm_with_tube

Bildquelle: Universität Stuttgart / Uli Regenscheit

Aufgabe

Es soll die Möglichkeit der Approximation von elastischem und plastischem Materialverhalten mit Hilfe von Mehrkörpersimulationsmethoden untersucht werden.

Die Arbeit gliedert sich in folgende Arbeitspakete:

  • Literaturrecherche über Simulationsmethoden zur Beschreibung des elastischen als auch plastischen Verhaltens weicher Materialien
  • Klassifikation verschiedener weicher Materialien
  • Auswahl eines Anwendungsfalls und Realisierung des Simulationsmodells mit Hilfe der recherchierten Modellierungsmethoden
  • Validierung und Identifikation des erstellten Modells anhand des realen Objekts
  • Auswertung der Ergebnisse

Anforderung

  • Strukturierte und methodische Arbeitsweise
  • Motivation und eigenständiges Arbeiten
  • Spaß an Forschungs- und Entwicklungsarbeit
  • Kenntnisse in technischer Mechanik von Vorteil

Kenntnisgewinn

  • Einblicke in State oft the Art Problemstellungen der Robotik
  • Mitarbeit an interessanten Forschungsprojekten
  • Vertiefende Kenntnisse in Modellierungs- und Simulationsmethoden
  • Praxiserfahrung in Mehrkörpersimulationen
  • Methodisches Arbeiten und Abstraktionsvermögen