Motivation

Sehnengetriebene Aktuationssysteme werden zunehmend in der Robotik eingesetzt, insbesondere bei humanoiden Robotern und biomimetischen Manipulatoren. Durch die Übertragung von Kräften über künstliche Sehnen können Aktuatoren räumlich getrennt von den Gelenken positioniert und bewegte Massen reduziert werden.

Für realistische Simulationen solcher Systeme ist ein geeignetes physikalisches Modell der Sehnen erforderlich. Reale Seile und Sehnen zeigen neben elastischer Dehnung auch Effekte wie Dämpfung, Vorspannung, viskoelastisches Verhalten und zeitabhängige Deformationen wie Kriechen. Eine systematische physikalische Beschreibung dieser Eigenschaften bildet die Grundlage für spätere Simulationen in Umgebungen wie NVIDIA Isaac Sim / Isaac Lab.

Ziel der Arbeit

Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung und Beschreibung des physikalischen Verhaltens von Seilen bzw. künstlichen Sehnen für robotische Anwendungen. Dabei sollen geeignete Material- und Kraftmodelle analysiert und zu einem vereinfachten physikalischen Referenzmodell zusammengeführt werden.

Dieses Modell soll anschließend prototypisch in NVIDIA Isaac Sim bzw. Isaac Lab implementiert werden, um seine Anwendbarkeit für die Simulation sehnengetriebener Robotersysteme zu demonstrieren.

Schwerpunkte

• Grundlagen sehnengetriebener Robotersysteme

• Mechanische Eigenschaften von Seilen und künstlichen Sehnen

• Kraft-Dehnungs-Modelle elastischer Materialien

• viskoelastische Effekte und Kriechen (Creep)

• Dämpfung und Vorspannung

• Betrachtung nichtlinearer Sehnenmodelle

• Ableitung eines physikalischen Referenzmodells als Grundlage für Simulationen in Isaac Sim / Isaac Lab.

• Test der Modelle in Isaac Sim / Isaac Lab.

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

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