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Motivation

Sehnengetriebene Aktuationssysteme gewinnen in der modernen Robotik zunehmend an Bedeutung, insbesondere im Bereich humanoider Robotersysteme. Durch die Kraftübertragung über Seile bzw. künstliche Sehnen können Aktuatoren flexibel im System positioniert und bewegte Massen reduziert werden.

Für die Entwicklung und Bewertung solcher Systeme sind realitätsnahe Simulationen essenziell. Unterschiedliche Simulationsmethoden bieten dabei verschiedene Ansätze zur Abbildung des mechanischen Verhaltens von Sehnenstrukturen. Ein systematischer Vergleich dieser Methoden in Simulationsumgebungen ist insbesondere im Kontext von Reinforcement-Learning-basierten Robotikanwendungen von hoher Relevanz.

Ziel der Tätigkeit

Ziel der HiWi-Tätigkeit ist die Untersuchung und prototypische Implementierung verschiedener Simulationsmethoden für Seil- und Sehnenstrukturen. Dabei soll analysiert werden, wie sich unterschiedliche physikalische Modellierungsansätze numerisch umsetzen lassen und welchen Einfluss diese auf Simulationsergebnisse sowie auf lernbasierte Verfahren haben.

Die Umsetzung und Evaluation erfolgt in Simulationsumgebungen wie NVIDIA Isaac Sim und Isaac Lab, insbesondere im Hinblick auf deren Einsatz für Reinforcement Learning.

Aufgaben / Schwerpunkte

• Unterstützung bei der Einarbeitung in sehnengetriebene Robotersysteme
• Mitwirkung bei der Analyse und Auswahl geeigneter Simulationsmethoden für Seilstrukturen
• Mitarbeit bei der Implementierung und Anpassung ausgewählter Ansätze in Isaac Sim / Isaac Lab
• Unterstützung bei der Anwendung der Modelle auf einfache robotische Szenarien
• Beteiligung am Vergleich der Methoden hinsichtlich Stabilität, Genauigkeit und Rechenaufwand
• Mitwirkung bei der Durchführung und Auswertung von Reinforcement-Learning-Experimenten

Bewerbung

Weitere Informationen erhalten Sie auf Anfrage.
Bitte senden Sie Ihre Bewerbung mit aktueller Notenübersicht und Lebenslauf per E-Mail.

Motivation

Sehnengetriebene Aktuationssysteme gewinnen in der modernen Robotik zunehmend an Bedeutung, insbesondere im Kontext humanoider Systeme und biomimetischer Manipulatoren. Durch die Auslagerung von Aktuatoren und die Kraftübertragung über künstliche Sehnen lassen sich bewegte Massen reduzieren und kompaktere, effizientere Designs realisieren.

Für die realitätsnahe Simulation solcher Systeme ist jedoch eine physikalisch fundierte Beschreibung des Sehnenverhaltens erforderlich. Reale Seile und künstliche Sehnen weisen neben rein elastischen Eigenschaften auch komplexe Effekte wie Dämpfung, Vorspannung, viskoelastisches Verhalten sowie zeitabhängige Deformationen (z. B. Kriechen) auf. Eine systematische Modellierung dieser Eigenschaften ist eine zentrale Voraussetzung für die Abbildung in modernen Simulationsumgebungen.

Ziel der Tätigkeit

Ziel der HiWi-Tätigkeit ist die Analyse und Modellierung des physikalischen Verhaltens von Seilen bzw. künstlichen Sehnen im Kontext robotischer Anwendungen. Auf Basis bestehender Material- und Kraftmodelle soll ein vereinfachtes, aber physikalisch konsistentes Referenzmodell entwickelt werden.

Dieses Modell wird anschließend prototypisch in Simulationsumgebungen wie NVIDIA Isaac Sim bzw. Isaac Lab implementiert und hinsichtlich seiner Eignung für sehnengetriebene Robotersysteme evaluiert.

Aufgaben / Schwerpunkte

• Einarbeitung in die Grundlagen sehnengetriebener Robotersysteme
• Analyse mechanischer Eigenschaften von Seilen und künstlichen Sehnen
• Untersuchung von Kraft-Dehnungs-Beziehungen elastischer Materialien
• Berücksichtigung viskoelastischer Effekte und Kriechverhalten (Creep)
• Modellierung von Dämpfung und Vorspannung
• Analyse und Vergleich nichtlinearer Sehnenmodelle
• Entwicklung eines physikalischen Referenzmodells für Simulationszwecke
• Implementierung und Test des Modells in Isaac Sim / Isaac Lab

Weitere Infos auf Anfrage. Bewerbungen bitte per E-Mail mit aktueller Notenübersicht und Lebenslauf.