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2017 | Buch

Einleitung Kapitel lesen Erstes Kapitel lesen

Entwicklung des seilgetriebenen, humanoiden Roboterprototyps HUMECH

Eine Verifizierung von Aspekten der nonverbalen Kommunikation

verfasst von: Sebastian Feldmann

Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik"

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Über dieses Buch

Sebastian Feldmann widmet sich auf Grundlage eines umfassenden Reengineering-Ansatzes der Konstruktion eines humanoiden Roboterprototyps unter Berücksichtigung neuer Erkenntnisse aus dem Forschungsbereich der Humankommunikation bzw. der nonverbalen Kommunikation. Er entwickelt einen neuartigen Demonstrator, mit dessen Hilfe zukünftig das Thema der Akzeptanz eines humanoiden Roboters im Beisein eines menschlichen Interaktionspartners umfassend erforscht werden kann und überwindet mit einem virtuellen Skelettmodell und einer eigens entwickelten Skriptanimationssoftware Defizite der nonverbalen Kommunikation.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter
Chapter 1. Einleitung
Zusammenfassung
Seit jeher versucht der Mensch Abbildungen seiner selbst mithilfe der unterschiedlichsten Methoden zu erschaffen. Sei es anfänglich mit Höhlenmalereien, später in Form von Fresken oder Gemälden und in der Gegenwart in Form von Fotos und Videos sowie computergenerierten 3D-Grafiken. Hierbei reicht die bloße Abbildung eines Menschen dem darstellenden Künstler oft nicht aus.
Sebastian Feldmann
Chapter 2. Stand der Forschung
Zusammenfassung
Der Hauptaugenmerk zur Übertragung natürlicher menschlicher Bewegungsdaten auf einen humanoiden Roboter, liegt auf dessen Funktions-, bzw. Bewegungsskelett und auf der Qualität der transkribierten Bewegungsdatensätze. Der Prozess, von der Transkription der Bewegungsdaten und die anschließende Übertragung auf das Bewegungsskelett des Roboterprototyps, rückt hierbei in den Fokus der Betrachtung.
Sebastian Feldmann
Chapter 3. Reengineering-Ansatz übertragen auf die humanoide Robotik
Zusammenfassung
In Abschnitt 2.4 konnte gezeigt werden, das sowohl kostengünstige markerlose Motion-Capturing Systeme, als auch teure markerbasierte Systeme nicht geeignet sind, menschliche Bewegungsabläufe in ihrer vollen Komplexität, ohne Beeinträchtigung des Probanden zu kodieren. Möchte man nun Bewegungsabläufe besonders realitätsnah analysieren oder auf einen virtuellen Avatar oder einen humanoiden Roboter übertragen, so besitzen konventionelle Systeme zurzeit noch große Nachteile.
Sebastian Feldmann
Chapter 4. Systemmodellierung
Zusammenfassung
Zunächst einmal gilt es zu unterscheiden, unter welchen Gesichtspunkten ein Roboter mathematisch deniert werden kann. Ein Unterscheidungsmerkmal ist beispielsweise in der topologischen Struktur der kinematischen Ketten der Manipulatoren zu finden. Zu unterscheiden sind drei Grundtypen kinematischer Ketten: die offene, die geschlossene und die komplexe (teilweise geschlossene), vgl. Morecki u. Knapczyk (1999). Bei der geschlossenen kinematischen Kette sind das Anfangs- und das Endglied verbunden, weshalb diese für die weitere Betrachtung ausscheidet.
Sebastian Feldmann
Chapter 5. Simulative Untersuchung geeigneter Aktuatorvarianten
Zusammenfassung
Um eine fundierte Einschätzung darüber treffen zu können, welche Arten von Aktuatorenden Anforderungen an humanoide Bewegungsabläufe am ehesten gewachsen sind, ist es unabdingbar die Praktikabilität verschiedener Antriebsvarianten genauer zu untersuchen. In Abbildung 5.1 sind drei unterschiedliche Varianten einer möglichen Aktuierung der Manipulatoren am humanoiden Roboterskelett aufgezeigt. Ziel der Untersuchung ist es, eine Aussage darüber zu treffen, ob ein seilbasiertes Antriebskonzept prinzipiell dazu geeignet ist, menschliche Bewegungstrajektorien unter der Prämisse der Bewegungstreue auf einen Manipulator zu übertragen.
Sebastian Feldmann
Chapter 6. Prototypische Implementierung der Simulationsergebnisse
Zusammenfassung
Nach der Verifikation der geeigneten Aktuierungsmethode über seilgetriebene Gelenke in den vorangegangenen Kapiteln wurde nun der Aufbau auf Grundlage der Erkenntnisse aus dem Reengineering in Kombination mit den ausgewählten Aktuatoren umgesetzt. In Abbildung 6.1 ist der Aufbau des Oberkörpers am humanoiden Roboterprototyp HUMECH dargestellt. In der Abbildung wird die erste Umsetzungsstufe ohne das implementierte Bauchgelenk aufgezeigt.
Sebastian Feldmann
Chapter 7. Schlussbetrachtung
Zusammenfassung
Im Rahmen der vorliegenden Abhandlung ist es gelungen, einen humanoiden Roboter unter den Gesichtspunkten des hier erstmals gezeigten Reengineering-Ansatzes unter den Gesichtspunkten der Humankommunikation zu entwickeln, vgl. hierzu Abb. 3.1. Die besondere Herausforderung lag in der Prämisse, zukünftig Aspekte der nonverbalen Kommunikation untersuchen zu können und diese genauso gut oder sogar besser darzustellen, als dies bei konventionellen Roboterprototypen der Fall ist. Hierdurch können, unter psychologischer Anleitung, wichtige Aspekte zur Steigerung der Akzeptanz humanoider Roboterprototypen im Beisein von Menschen untersucht werden.
Sebastian Feldmann
Backmatter
Metadaten
Titel
Entwicklung des seilgetriebenen, humanoiden Roboterprototyps HUMECH
verfasst von
Sebastian Feldmann
Copyright-Jahr
2017
Electronic ISBN
978-3-658-18790-3
Print ISBN
978-3-658-18789-7
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-18790-3

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    Bildnachweise