There is a growing number of robotic applications in which devices with many degrees of freedom dynamically interact with a complex environment. Designing suitable real-time control systems often requires problem specific methods of motion generation, which in turn rely on efficient methods for solving kinematic and kinetic problems. Analyzing such real-time planning and control systems itself requires efficient methods for simulating a multibody system in its interaction with the environment. This habilitation thesis describes different approaches towards controlling and simulating such robots, based on a unified presentation of basic kinematics and dynamics. The focus is on fast simulation of the dynamics of multibody systems, efficient geometry representation for real-time collision avoidance and methods for real-time optimal redundancy resolution. The thesis shows application examples to a redundant manipulator for selective harvesting and to a bipedal walking robot.      «

There is a growing number of robotic applications in which devices with many degrees of freedom dynamically interact with a complex environment. Designing suitable real-time control systems often requires problem specific methods of motion generation, which in turn rely on efficient methods for solving kinematic and kinetic problems. Analyzing such real-time planning and control systems itself requires efficient methods for simulating a multibody system in its interaction with the environment....     »

Es gibt zahlreiche neuartige Anwendungen in der Robotik, bei denen Geräte mit vielen Freiheitsgraden mit einer komplexen Umgebung dynamisch interagieren. Der Entwurf geeigneter Regelungssysteme erfordert an die Problemstellungen angepasste Methoden zur Bewegungsplanung, die wiederum effiziente Verfahren zur Lösung kinematischer und kinetischer Fragestellungen voraussetzen. Die Analyse der Planungs- und Regelungsalgorithmen erfordert selbst effiziente Verfahren der Mehrkörpersimulation, mit Hilfe derer das geregelte System in Interaktion mit der Umgebung untersucht und entworfen werden kann. Die Habilitationsschrift beschreibt, aufbauend auf einer einheitlichen Darstellung theoretischer Grundlagen, Lösungsansätze zur Regelung und Simulation solcher Systeme. Schwerpunkte bilden die schnelle Simulation der Dynamik starrer Mehrkörpersysteme, eine effiziente Geometrie-Modellierung zur echtzeitfähigen Kollisionsvermeidung und eine optimalen Nutzung kinematischer Redundanzen. Die Verfahren werden anhand eines redundanten Ernteroboters und einer zweibeinigen Laufmaschine simulativ und experimentell untersucht.     «

Es gibt zahlreiche neuartige Anwendungen in der Robotik, bei denen Geräte mit vielen Freiheitsgraden mit einer komplexen Umgebung dynamisch interagieren. Der Entwurf geeigneter Regelungssysteme erfordert an die Problemstellungen angepasste Methoden zur Bewegungsplanung, die wiederum effiziente Verfahren zur Lösung kinematischer und kinetischer Fragestellungen voraussetzen. Die Analyse der Planungs- und Regelungsalgorithmen erfordert selbst effiziente Verfahren der Mehrkörpersimulation, mit Hilfe...     »