Projektbeschreibung
Neue Theorie erklärt, wie sich Roboter künftig menschenhafter bewegen können
Der Markt für humanoide Roboter hat sich für ein erhebliches Wachstum in den kommenden Jahren gerüstet, aber die Roboter sind noch nicht so beweglich, wie sie es für Anwendungen in der medizinischen Versorgung oder Katastrophenhilfe sein müssten. Es ist unbedingt notwendig, ihre Fähigkeiten derart auszubauen, dass sie sich in vielen verschiedenen Umgebungen schnell und sicher bewegen können. Das vorrangige Ziel des EU-finanzierten Projekts M-Runners ist es, eine neue Theorie zu nichtlinearen Schwingungen zu entwickeln, die für sowohl biologische als auch robotische starr-elastische Systeme gilt. Ein umfassenderes Verständnis der mechanischen Resonanzeigenschaften des Körpers wird die Steuerung der Fortbewegung wesentlich erleichtern. Das Projekt ist auf einen Einsatz von Robotern bei der Erkundung schwer zugänglicher Gebiete und unebener Geländeformen auf dem Mars ausgerichtet.
Ziel
The aim of M-Runners is to thoroughly advance the understanding of fundamental dynamic principles of legged locomotion to the point that those principles can be used to design robots which display similar motion characteristics, versatility, and efficiency as their biological paragons. The central hypothesis of the project is that biological locomotion is fundamentally determined by the mechanical resonance properties of the body and that a breakthrough in robot locomotion is essentially linked to understanding and exploiting these phenomena. If body design is such that walking and running correspond to intrinsic periodic motions of the body, then the control is simple and efficiency and robustness are natural consequences. However, large-amplitude nonlinear oscillations of such complex systems are today still not well understood. Mathematical methods to describe, analyze, design and control elastic resonant robots are lacking to a large extent. The project is thus dedicated to develop a new theory of nonlinear oscillations, applicable to elastic multibody systems, be they biologic or robotic.
M-Runners will perform interdisciplinary research at the border between robotics, nonlinear dynamical systems and vibration theory, biomechanics, and machine learning. We will take inspiration from biology regarding the basic motion sequences and the muscle arrangements (couplings, redundancies, compliance distributions). Conversely, we expect our theory to generate new hypotheses for a deeper understanding of locomotion biomechanics and its control by the nervous system.
We will design and demonstrate robots which can move at similar speed and mechanical energetic efficiency as animals and humans and which have comparable uneven terrain versatility and robustness. The primary application scenario is space exploration on Mars in canyons, caves or steep ridge slopes. Applications of the technology reach, however, from health-care over personal-assistance to disaster management.
Wissenschaftliches Gebiet
- natural sciencesbiological sciencesneurobiology
- natural sciencesphysical sciencesastronomyspace exploration
- natural sciencesmathematicsapplied mathematicsdynamical systems
- natural sciencesbiological sciencesbiophysics
- natural sciencescomputer and information sciencesartificial intelligencemachine learning
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC-ADG - Advanced GrantGastgebende Einrichtung
51147 Koln
Deutschland