Energy storage in human muscle

Abstract

Um Robotersysteme robuster, sicherer und effizienter zu gestalten, wird über Möglichkeiten der Energieabsorbtion und Energiefreisetzung nachgedacht. Herkömmliche Robotersysteme sind starr und besitzen keine Federelemente, um gezielt Stoßenergie aufzunehmen. Gleiches gilt für die erzielte Dynamik: Gespeicherte Energie kann geregelt freigesetzt werden, um somit die Dynamik des Systems zu erhöhen und die Effizienz zu verbessern. Ein Beispiel für die erweiterte Dynamik des menschlichen skeletomuskulären Systems stellt das Ballwerfen da. Ein Industrieroboter kann einen Ball typischerweise 1 bis 2m weit werfen. Ein professioneller Baseballwerfer erreicht eine wesentlich höhere Wurfweite. In dieser Diplomarbeit soll quantitativ untersucht werden, inwiefern Energiespeicherung dabei eine Rolle spielt. Zurzeit wird am DLR ein Hand-Arm- System entwickelt, dass mittels adaptiven Federelementen die Energiespeicherung des Menschen nachahmen kann. Um diese Möglichkeiten abschätzen zu können, soll die Energiespeicherung in der Muskulatur des Menschen untersucht werden. Da die Muskelbeteiligung beim Ballwerfen äußerst komplex ist, soll die Energiespeicherung am Beispiel des Fingerschnipsens untersucht werden. Dabei ist die Funktionsweise des menschlichen Muskels und deren Modellbeschreibung zu untersuchen (Hill muscle model etc.).