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neoDavid - A Humanoid Robot With Variable-Stiffness Actuation and Dexterous Manipulation Skills

Wolf, Sebastian und Bahls, Thomas und Deutschmann, Bastian und Dietrich, Alexander und Harder, Marie Christin und Höppner, Hannes und Hofmann, Cynthia und Huezo Martin, Ana Elvira und Klüpfel, Leonard und Maurenbrecher, Henry und Meng, Xuming und Keppler, Manuel und Reichert, Anne Elisabeth und Stoiber, Manuel und Bihler, Markus und Chalon, Maxime und Eiberger, Oliver und Friedl, Werner und Grebenstein, Markus und Iskandar, Maged Samuel Zakri und Langofer, Viktor und Pfanne, Martin und Raffin, Antonin und Reinecke, Jens und Wüsthoff, Tilo und Albu-Schäffer, Alin Olimpiu (2025) neoDavid - A Humanoid Robot With Variable-Stiffness Actuation and Dexterous Manipulation Skills. IEEE Robotics & Automation Magazine, Seiten 2-17. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/MRA.2025.3599706. ISSN 1070-9932.

[img] PDF - Preprintversion (eingereichte Entwurfsversion)
6MB

Offizielle URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/11272099

Kurzfassung

Dexterity and strength are essential for performing a variety of tasks in the unstructured environments of household services and craftsmanship. For these tasks, we have developed neoDavid, a robust humanoid robot with dexterous manipulation skills. neoDavid has joints with variable stiffness actuators (VSAs), which have mechanically adjustable elasticity in the drive train, a continuum elastic neck, and a gravitationally compensated torso with overload couplings. We present our modular approach in the development, starting from system architecture over mechatronic components, communication, and control to higher-level software. We demonstrate how this modularity enables scalable enhancements, allowing us to evolve the system from a single arm and hand into a complete humanoid robot. Additionally, we highlight advancements in perception, manipulation, and motion planning, along with the implementation of offline task planning utilizing capability maps. The versatile character in terms of dexterity and robustness is demonstrated in challenging applications, e.g., handling a drill hammer, fine manipulation of a pipette, and emptying a dishwasher.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/215378/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:neoDavid - A Humanoid Robot With Variable-Stiffness Actuation and Dexterous Manipulation Skills
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Wolf, Sebastiansebastian.wolf (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5711-5007NICHT SPEZIFIZIERT
Bahls, ThomasThomas.Bahls (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9935-2676198770942
Deutschmann, BastianBastian.Deutschmann (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9139-5719NICHT SPEZIFIZIERT
Dietrich, AlexanderAlexander.Dietrich (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3463-5074198770943
Harder, Marie ChristinMarie.Harder (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-7188-7233198770944
Höppner, HannesHannes.Hoeppner (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hofmann, CynthiaCynthia.Hofmann (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Huezo Martin, Ana ElviraAna.HuezoMartin (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4127-7762NICHT SPEZIFIZIERT
Klüpfel, Leonardleonard.kluepfel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0002-9056-5912198770945
Maurenbrecher, HenryHenry.Maurenbrecher (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0004-2586-8487198770946
Meng, XumingXuming.Meng (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5642-1830NICHT SPEZIFIZIERT
Keppler, ManuelManuel.Keppler (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1532-963XNICHT SPEZIFIZIERT
Reichert, Anne ElisabethAnne.Reichert (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0005-3980-983X198770947
Stoiber, ManuelManuel.Stoiber (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-0762-9288NICHT SPEZIFIZIERT
Bihler, MarkusMarkus.Bihler (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Chalon, MaximeMaxime.Chalon (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Eiberger, Oliveroliver.eiberger (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Friedl, WernerWerner.Friedl (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3002-7274NICHT SPEZIFIZIERT
Grebenstein, MarkusMarkus.Grebenstein (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Iskandar, Maged Samuel ZakriMaged.Iskandar (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Langofer, ViktorViktor.Langofer (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pfanne, Martinmartin.pfanne (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Raffin, AntoninAntonin.Raffin (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-6036-6950NICHT SPEZIFIZIERT
Reinecke, JensJens.Reinecke (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9256-0766NICHT SPEZIFIZIERT
Wüsthoff, TiloTilo.Wuesthoff (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Albu-Schäffer, Alin OlimpiuAlin.Albu-Schaeffer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5343-9074198770948
Datum:2 Dezember 2025
Erschienen in:IEEE Robotics & Automation Magazine
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1109/MRA.2025.3599706
Seitenbereich:Seiten 2-17
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Guo, YiStevens Institute of TechnologyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Tan, JindongUniversity of TennesseeNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zereik, EnricaCNR - INMNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
Name der Reihe:IEEE Robotics & Automation Magazine
ISSN:1070-9932
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Humanoid, elastic actuator, system design, robustness, robot, dexterity, robot hand, manipulation, grasping, 5-finger hand, dexterous manipulation, variable stiffness actuator, elastic actuator, intrinsic elasticity
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Robotik
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R RO - Robotik
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Terrestrische Assistenz-Robotik, R - Mehrfingrige Roboterhände, R - Leichtbau-Robotik [RO]
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013)
Hinterlegt von: Wolf, Dipl.-Ing. Sebastian
Hinterlegt am:04 Dez 2025 20:37
Letzte Änderung:04 Dez 2025 20:37

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