392144 Simulative Untersuchung mehrfingrigen Greifens (PjS) (SoSe 2002)

Eine der häufigsten menschlichen Tätigkeiten ist das Greifen von Objekten und Dingen aller Art. Dabei kommen in der menschlichen Hand etwa 18 Gelenke und unzählige Muskeln zum Einsatz, die mühelos von verschiedenen Instanzen des zentralen Nervensystems und des Gehirns koordiniert und gesteuert werden. In der Robotik dagegen, ist die Steuerung von Greifbewegungen mehrfingriger Roboterhände, die in aktuellen Forschungsdesigns bis zu fünf - meist anthropomorphe - Finger haben können, ein sehr schwieriges und nur ansatzweise gelöstes Problem. Die enorme Komplexität des Greifvorgangs wird dabei schon durch Aufzählung einiger (bei weitem nicht aller) Teilaufgaben deutlich. der kinematische Baum ist kompliziert, die inverse Kinematik schwierig zu berechnen, geeignete Angriffspunkte sind zu bestimmen, Kräfte und Drehmomente müssen errechnet werden, und dies bei wenig Sensorinformation.

Ziel des Projektseminars ist es, mit Hilfe der Simulationsumgebung Vortex, die in einer virtuellen Welt die Berechnung von Kräften, Reibung, Gravitation, Kollisionen übernehmen kann, einige in der aktuellen Forschung vorkommenden künstliche Handdesigns zu simulieren und mit ihnen einfache Objekte zu greifen. Einzelschritte sind dabei die Erstellung der Handmodelle, Berechnung der Kinematik, Trajektorienplanung und die Simulation der eigentlichen Greifbewegung. Die dabei auftretenden Fragestellungen und eingesetzten Methoden sind über die Robotik hinaus auch für die Computergrafik, das Design autonomer virtueller Agenten, sowie die Erforschung und Modellierung menschlicher Bewegungsmotorik von Interesse.

Das Seminar richtet sich an Studentinnen und Studenten im Hauptstudium mit Vorkenntnissen in der Robotik, mindestens im Umfang der Vorlesung Robotik I. Sehr nützlich sind auch Kenntnisse in der Numerik, welche auch in der ebenfalls angebotenen Vorlesung Numerik für Informatiker erworben werden können. Die theoretischen Anteile werden insbesondere die Grundlagen zur Steuerung des Greifens vertiefen.
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