Generierung von Laufmustern für einen elastisch angetriebenen Vierbeiner mit modal abgestimmten Beinen

Kurzfassung

Die Verwendung elastischer Elemente in Robotersystemen bietet die Möglichkeit, durch kurzzeitige Speicherung kinetischer Energie, hoch dynamische und energie-effiziente Bewegungsabläufe zu generieren. Dies trifft insbesondere auf zyklische Bewegungen, wie Hämmern, Gehen oder Rennen zu. In dieser Arbeit werden die dynamischen Eigenschaften eines am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickelten vierbeinigen Laufroboters in Form einer modalen Analyse untersucht. Darauf aufbauend werden Regler zur Generierung diverser Laufmuster erarbeitet. Dazu werden zeitdiskret schaltende Zustandsmaschinen zum Erzeugen der Grundbewegung verwendet und parallel ein zeitkontinuierlicher Dämpfungsregler welcher in Kombination mit den physikalischen Federn des mechanischen Systems das Balancieren umsetzt. Die Validierung des Reglerkonzepts erfolgt in Simulation. Es stellt sich heraus, dass dieser Regelansatz für die Generierung hoch dynamischer Laufmuster geeignet ist, jedoch weniger für die Generierung langsamer Bewegungen.