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Visual Servoing for Shape Control and Safe Navigation of Continuum Robot

Prototyp eines magnetisch ausfahrbaren, seilzugaktuierten Roboters.

Während Kontinuumsroboter komplexe Formen aufweisen, berücksichtigen bisherige Regelungsmethoden nur die Position bzw. Pose des Effektors. Zur Verbesserung der Erreichbarkeit und Erhöhung der Navigationssicherheit (Kollisionsvermeidung, Einhaltung enger Wege) ist die Regelung der kompletten Form von Kontinuumsrobotern notwendig. Darüber hinaus erfordern Offline-Methoden, einschließlich der Bahn- und Bewegungsplanung, hohe Berechnungskosten oder zielen darauf ab, spezifische Designs für eine bestimmte Anwendung zu finden (Pfad, Einschränkungen und Leistungsanforderungen).

Ziel dieses Projektes ist es, Regelungsstrategien zu entwickeln, die auf der Formrekonstruktion mittels visuellem Feedback basieren. Unser Ansatz besteht aus einer robusten Formrekonstruktion unter Berücksichtigung des großen Verhältnisses zwischen Roboterlänge und -durchmesser, verbunden mit einem exakten physikalisch-umfassenden kinematischen Modell von Kontinuumsrobotern mit mehreren Segmenten. Beide Komponenten werden in einem geschlossenen Regelkreis zusammengeführt, um die Bahnverfolgung zu ermöglichen und sich an dynamische Randbedingungen und externe Kräfte sowie Störungen anzupassen.