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Sweaty has already participated several times in RoboCup soccer competitions (Adult Size). Now the work is focused coordinating the play of two robots. Moreover, we are working on stabilizing the gait by adding additional sensor information. An ongoing work is the optimization of the control strategy by balancing between impedance and position control. By minimizing the jerk, gait and overall gameplay should improve significantly.
This paper describes the new Sweaty humanoid adult size robot trying to qualify for the RoboCup 2014 adult size humanoid competition. The robot is built from scratch to eventually allow it to run. One characteristic is that to prevent the motors from overheating, water evaporation is used for cooling. The robot is literally sweating which has given it its name. Another characteristic is, that the motors are not directly connected to the frame but by means of beams. This allows a variable transmission ratio depending on the angle.
Höchste Korrosionsschutzanforderungen sind für bestimmte technische Produkte insbesondere im Offshore Anwendungsbereich, nach ISO 20340, zwingend zu erfüllen, um deren Funktion und Betriebssicherheit dauerhaft gewährleisten zu können. Bis heute werden viele dieser Produkte am Ende ihrer Wertschöpfungskette nass überlackiert, mit einer kompletten Kunststoffhaut, der Korrosionsschutz-Lackschicht, überzogen. Diese Lackierung ist unter anderem deshalb erforderlich, weil es im klassischen Maschinenbau, insbesondere in der Antriebstechnik, viele mechanische Schnittstellen gibt, die vor der endgültigen Produktmontage quasi metallisch blank bleiben müssen, um den erforderlichen und definierten geometrischen Oberflächenzustand nach Form und Lage als Pass- und Fügefläche zu gewährleisten. Eine dieser mechanischen Schnittstellen sind Schraubenverbindungen. Mit dem derzeit gültigen Regelwerk ist die Berechnung einer Schraubenverbindung mit Lackschichten in den Trennfugen oder auf der Kopf- und Mutternauflagefläche nicht möglich, da lackierte Bauteile in der derzeit geltenden VDI-Richtlinie 2230 nicht berücksichtigt sind. Nach einem Praxisbericht anhand von Stellantrieben für Industriearmaturen über deren Umstellung von Nasslackierung des Gesamtproduktes auf Pulverbeschichtung von Einzelteilen wird die experimentelle Validierung der Betriebs- und Funktionssicherheit von Schraubenverbindungen mit lackierten Bauteilen vorgestellt. Daraus resultierend wurde im März 2014 an der Hochschule Offenburg ein Forschungsprojekt gestartet, dessen Ziel es ist für die oben genannte Problemstellung einen systematischen Lösungsansatz zu erarbeiten. Künftig soll es Entwicklungsingenieuren und Konstrukteuren bereits in der Phase von Entwicklung und Konstruktion möglich sein Schraubenverbindungen mit lackierten Bauteilen zuverlässig zu berechnen und auszulegen oder diese in der Prototypenphase zuverlässig zu testen. Die letzten beiden Abschnitte geben den Lösungsansatz und den aktuellen Stand der Forschung wider.
Verfahren zum Erzeugen und/oder Verarbeiten von Bewegungsdaten eines frei beweglichen Körpers (130), wobei an dem Körper (130) wenigstens zwei jeweils einen Winkelgeschwindigkeitssensor und einen Beschleunigungssensor aufweisende Sensoreinheiten (104, 106, 108, 110) voneinander fest beabstandet angeordnet werden und auf Basis von Messsignalen der wenigstens zwei Sensoreinheiten (104, 106, 108, 110) und unter Anwendung von Gesetzen der allgemeinen Bewegung starrer Körper ein Winkelbeschleunigungsvektor direkt ermittelt wird, Verfahren zum Erfassen und/oder Bewerten von Bewegungsabläufen eines frei beweglichen Körpers (130), wobei gemäß einem derartigen Verfahren erzeugte und/oder verarbeitete Bewegungsdaten des Körpers (130) verwendet werden, Verfahren zum Erkennen und/oder Bewerten von dynamischen Instabilitäten eines frei beweglichen Körpers (130), wobei gemäß einem derartigen Verfahren erzeugte und/oder verarbeitete Bewegungsdaten des Körpers (130) verwendet werden, Verfahren zum Erzeugen und/oder Optimieren von Algorithmen und/oder Modellen zur Berechnung einer Dynamik frei beweglicher Körper (130), wobei gemäß einem derartigen Verfahren erzeugte und/oder verarbeitete Bewegungsdaten des Körpers (130) verwendet werden, und Vorrichtung (100) zum Ausführen eines derartigen Verfahrens mit wenigstens zwei an einem frei beweglichen Körper (130) voneinander fest beabstandet anordenbare, jeweils einen Winkelgeschwindigkeitssensor und einen Beschleunigungssensor aufweisende Sensoreinheiten (104, 106, 108, 110).
Maintaining stability while walking on arbitrary surfaces or dealing with external perturbations is of great interest in humanoid robotics research. Increasing the system’s autonomous robustness to a variety of postural threats during locomotion is the key despite the need to evaluate noisy sensor signals. The equations of motion are the foundation of all published approaches. In contrast, we propose a more adequate evaluation of the equations of motion with respect to an arbitrary moving reference point in a non-inertial reference frame. Conceptual advantages are, e.g., getting independent of global position and velocity vectors estimated by sensor fusions or calculating the imaginary zero-moment point walking on different inclined ground surfaces. Further, we improve the calculation results by reducing noise-amplifying methods in our algorithm and using specific characteristics of physical robots. We use simulation results to compare our algorithm with established approaches and test it with experimental robot data.
The focus of this work has been set on simulating Fluid-Conveying-Pipes in a MBD-Software. Thus software was modified in order to take the additional inertia forces into account that arise from the conveyed fluid. Finally the continuous fluid forces are condensed on finite pipe elements according to the discretization approach of the beam elements. The modeling approach of the pipe is based on the Timoshenko-Beam Theory.
AbstractAccurate and automatic assessments of body segment kinematics via wearable sensors are essential to provide new insights into the complex interactions between active lifestyle and fall risk in various populations. To remotely assess near-falls due to balance disturbances in daily life, current approaches primarily rely on biased questionnaires, while contemporary data-driven research focuses on preliminary fall-related scenarios. Here, we worked on an automated framework based on accurate trunk kinematics, enabling the detection of near-fall scenarios during locomotion. Using a wearable inertial measurement cluster in conjunction with evaluation algorithms focusing on trunk angular acceleration, the proposed sensor-framework approach revealed accurate distinguishment of balance disturbances related to trips and slips, thereby minimising false detections during activities of daily living. An important factor contributing to the framework’s high sensitivity and specificity for automatic detection of near-falls was the consideration of the individual’s gait characteristics. Therefore, the sensor-framework presents an opportunity to substantially impact remote fall risk assessment in healthy and pathological conditions outside the laboratory.
Remote monitoring and evaluation of human motion during daily life require accurate extraction of kinematic quantities of body segments. Current approaches use inertial sensors that require numerical time differentiation to access the angular acceleration vector, a mathematical operation that greatly increases noise in the acceleration value. Here we introduce a wearable sensor that utilises a spatially defined cluster of inertial measurement units on a rigid base for directly measuring the angular acceleration vector. For this reason, we used computational modelling and experimental data to demonstrate that our new sensor configuration improves the accuracy of tracking angular acceleration vectors. We confirmed the feasibility of tracking human movement by automatic assessment of experimental fall initiation and balance recovery responses. The sensor therefore presents an opportunity to pioneer reliable assessment of human movement and balance in daily life.
Hybrid Inverse Kinematics for a 7-DOF Manipulator Handling Joint Limits and Workspace Constraints
(2024)
A manipulator with a human-like range of motion combined with adequate control strategies can increase the autonomy of humanoid robots. If we look at the motion patterns of human beings during manipulation, we see that they often combine trunk and manipulator motion to grasp objects lying outside the workspace of the manipulator itself. In this work, we introduce an approach for a hybrid inverse kinematics algorithm with a focus on avoiding joint and workspace limitations. We combine a fully analytical inverse kinematics algorithm for a redundant 7-DOF manipulator with the inverse kinematics of the robot’s trunk. To handle the workspace limitations, if a desired pose lies outside the workspace, we combine the robot’s trunk motion with the manipulator motion. We demonstrate the performance of our approach with the humanoid robot Sweaty, playing fully autonomously a chess game against a human while picking up chess pieces lying outside the workspace of its manipulator by a combined trunk and manipulator motion.
Exploration of Neural Network Architectures for Inertia Parameter Identification of a Robotic Arm
(2024)
We propose a machine-learning-based approach for identifying inertia parameters of robotic systems. We evaluate the method in simulation and compare it against classical methods. Specifically, we implement parameter identification based on numerical optimization and test it using ground truth data. For a case study, we set up a physical simulation of a four-degree-of-freedom robot arm, formulating the problem with Newton-Euler equations as opposed to the conventional Lagrangian formulation at the joint level. Additionally, we derive a test methodology for assessing various Artificial Neural Network architectures.