Projektdaten

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Design von zweibeinigen Läufern für energieoptimale Fortbewegung in variierender Umgebung

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In technischen zweibeinigen Laufsystemen kann durch die Abstimmung von mechanischen Systemelementen, wie Federn und Dämpfern, die Eigendynamik des Systems so eingestellt werden, dass eine hohe Energieeffizienz erreicht wird. Die Abstimmung der mechanischen Elemente auf eine Gangart hat jedoch den Nachteil, dass andere Gangarten nur mit suboptimaler Effizienz ausgeführt werden können. Durch mechanische Elemente, die ihre Nachgiebigkeit ändern, ist es möglich, das System auf mehrere Gangarten gleichzeitig abzustimmen, was die Energieeffizienz gangartübergreifend erhöht, den Regelungsaufwand reduziert und zugleich die Robustheit steigert. Derartige mechanische Elemente oder . compliant smart mechanics" (COSM) sind nachgiebige multistabile Mechanismen in Kombination mit funktionellen Materialien, die dazu fähig sind, ihre Nachgiebigkeit ohne Hilfsenergie zu ändern. Das Bewegungsverhalten eines zweibeinigen Läufers wird modellbasiert untersucht. Einerseits werden kinematische und dynamische Modelle für COSM aufgestellt, die nachgiebige multistabile Mechanismen sowie funktionelle Materialien beinhalten. Andererseits wird die Bewegung des Gesamtsystems als ein 5-Segment-Läufer mit COSM beschrieben. Es sollen Design-Methoden der COSM-Systeme für gewünschte Kennlinien entstehen. Der Fokus liegt auf der Erweiterung und Neuentwicklung von Methoden zur systematischen Untersuchung eines möglichst großen Lösungsraums bei der Verwendung von COSM-Kennlinien. Daraufhin wird ein Demonstrator entwickelt und aufgebaut, um die erreichte Energieeffizienz nachzuweisen.