Laufende Forschungsprojekte

Robotik & autonome Systeme

  • HALEy - Hydraulischer schlangenartiger Roboter für die Endoskopie
    Endoskopische Verfahren für Diagnostik und Therapie verändern die Medizin nachhaltig. Für einen erfolgreichen Eingriff müssen zwei wichtige Faktoren erfüllt sein: Um schwer zugängliche Gebiete erreichen zu können, ist eine gute Manövrierbarkeit nötig. Zusätzlich erfordert der Eingriff im Zielbereich eine hohe Struktursteifigkeit, um Manipulationskräfte aufnehmen zu können und dem Arzt eine feste Arbeitsplattform zur Verfügung zu stellen. Heutige Endoskope können jedoch nicht beide Anforderungen gleichzeitig erfüllen. Es werden entweder rein starre oder rein flexible Endoskope verwendet, äußerst selten sind – selbst in der Forschung – versteifbare Mechanismen anzutreffen. Als Brückenschlag zwischen flexiblen und starren Robotern soll daher ein hydraulisch aktuiertes, schlangenartiges Endoskop in dem HALEy Projekt erforscht werden.
    Team: M. Sc. Tim-Lukas Habich
    Jahr: 2020
    Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
    Laufzeit: 01.10.2020 - 30.04.2023
  • Roboterassistierte Boroskopie
    Um eine teure Demontage von Triebwerken in der Luftfahrttechnik zu vermeiden, werden zur Begutachtung der Schaufeln im Inneren einer Turbine Boroskope eingesetzt. Das Ziel dieses Forschungsprojekts besteht in der Entwicklung eines neuartigen Kontinuumsroboters, der mittels eines Streifenprojektionssystems am Endeffektor die Untersuchung der Turbinenschaufeln ermöglicht und die bisher verwendeten starren Boroskope ersetzt.
    Team: M. Sc. Martin Bensch, M. Sc. Tim-David Job
    Jahr: 2020
    Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft (BMWi)
    Laufzeit: 01.03.2020 - 31.12.2021
  • Soft Material Robotics – Methodologie zum Entwurf und der Entwicklung weicher Roboterstrukturen
    Roboter, die sich aufgrund ihrer hautähnlichen Nachgiebigkeit der Umwelt anpassen können, und aus silikonartigen Materialien gefertigt werden, bringen viele Vorteile, aber auch Herausforderungen mit sich. Es wird erforscht, wie sich ein methodisches Vorgehen beim Entwurf und der Entwicklung dieser Systeme umsetzen lässt. Dazu erfolgt die Modellierung der Dynamik auf Basis von Simulationen und die Realisierung von Versuchsständen zur Identifikation bzw. Validierung erzeugter Modelle. Aus letzteren lassen sich Leistungsmerkmale und modellbasierte Methoden extrahieren, welche zur spezifischen Entwicklung von Soft Material Robotern genutzt werden können.
    Team: Max Bartholdt, M.Sc
    Jahr: 2019
    Förderung: DFG
    Laufzeit: 2019 - 2022
  • Generierung aufgabenspezifischer Roboterkinematiken durch kombinierte Struktur- und Maßsynthese
    Um den Automatisierungsprozess, insbesondere von klein- und mittelständischen Unternehmen, weiter voranzutreiben, wird im Umfang dieses Forschungsprojektes eine neue Methodik zur aufgabenspezifischen Entwicklung seriellkinematischer und parallelkinematischer Roboter erarbeitet. Ziel ist eine ganzheitliche und automatisierte Synthetisierung von Roboterstrukturen in Abhängigkeit eines benutzerdefinierten Anforderungsprofils.
    Team: M. Sc Moritz Schappler
    Jahr: 2018
    Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
    Laufzeit: 01.01.2018 - 31.12.2019
  • Implementierung robotergestützter Orientierungssysteme auf dem Campus Maschinenbau
    Der Campus Maschinenbau ist die größte Neubaumaßnahme der Universität und soll zum Wintersemester 2019/20 seinen endgültigen Betrieb aufnehmen. Um die Orientierung auf dem Campus zu erleichtern und Anfragen verschiedener Art zu beantworten, soll in diesem Projekt ein robotergestütztes Orientierungssystem konzipiert und implementiert werden. Ein Roboter soll sowohl Auskunft über das Informations- und Raumbelegungssystem geben, als auch als Wegbegleiter für Personen zur Erstorientierung fungieren.
    Team: M.Sc. Marvin Stüde
    Jahr: 2018
    Förderung: Fakultät für Maschinenbau
    Laufzeit: 01.03.2018 - 28.02.2021
  • Regelung zur Effizienzsteigerung von industriellen Gleichstromnetzen
    Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung einer intelligenten Ansteuerung der Systeme innerhalb eines Gleichstromzwischenkreis- verbunds, sodass die netzseitig aufgenommene Energie reduziert wird. Die Energiesteuerung soll im nächsten Schritt auf Energiespeicher und variable erneuerbare Energien ausgedehnt werden. Schwerpunkte sind vor allem Simulationstiefe, Große der Einflussnahme, Energiespeichersteuerung und Aufbau einer Intelligenten Steuerung, welche aktiv in den Prozess eingreift.
    Team: M. Sc. Elias Knöchelmann
    Jahr: 2017
    Förderung: Bosch Rexroth AG.
  • roboterfabrik
    Um Hannover als einen führenden Robotik-Standort zu etablieren, wurde an der Leibniz Universität in Kooperation mit der Region Hannover und dem Roberta Regiozentrum Hannover das Gemeinschaftsprojekt Roboterfabrik ins Leben gerufen. Die Roboterfabrik verfolgt einen kontinuierlichen Ansatz zur Ausbildung sogenannter Robotic Natives, der in der Schule beginnt und an der Universität fortgesetzt wird.
    Team: Dipl.-Ing. Vincent Modes
    Jahr: 2016
    Förderung: Region Hannover
    Laufzeit: 5 Jahre

Abgeschlossene Forschungsprojekte

Robotik & autonome Systeme

  • Parallel-kontinuierliche Manipulatoren – Egalisierung strukturindividueller Nachteile durch Kombination von Parallel- und Kontinuumsrobotern
    Im Rahmen dieses Projekts wird die kinematische Struktur von parallelen Robotern mit kontinuierlichen kinematischen Ketten erforscht. Das Ziel ist die hohe Genauigkeit und Steifigkeit von parallelen Robotern mit der hohen Dexterität und Manipulierbarkeit von kontinuierlichen Robotern zu vereinen.
    Team: Dipl.-Ing. Kathrin Nülle
    Jahr: 2018
    Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
    Laufzeit: 1.1.2018-31.12.2019
  • Automatische PID-Reglereinstellung für serielle Roboter
    Klassische PID Regler sind aufgrund ihrer Einfachheit und Robustheit eine der am meisten verwendeten Regelstrukturen in industriellen Prozessen. Auch in dem Gebiet der Robotik ist die Verwendung von PID Reglern wegen ihrer Vorteile weit verbreitet. Roboter sind jedoch hochgradig nichtlineare und hochgekoppelte MIMO-Systeme. Daher gilt die Einstellung der Regelparameter für solche Systeme als hochkomplexe Aufgabe, die in der Regel durch traditionelle oder manuelle Methoden (z.B. durch gezieltes Ausprobieren) durchgeführt wird.
    Team: M.Sc. Ahmed Zidan
    Jahr: 2017
  • Energieeffiziente Bahnplanung für Industrieroboter
    Eine Möglichkeit zur Steigerung der Energieeffizienz eines Roboters besteht in der Planung energieoptimaler Bewegungen. Der Energieverbrauch wird durch verschiedene Effekte von der Bahnplanung beeinflusst, darunter z. B. betriebspunktabhängige Verluste der Antriebskomponenten sowie die elektrische und mechanische Kopplung der Antriebsachsen. Zur Optimierung der Bahn müssen daher sowohl der gesamte Antriebsstrang als auch die Mechanik betrachtet werden. Hierzu werden sämtliche Komponenten modelliert und die energieoptimale Bahn mittels nichtlinearer Optimierungsverfahren ermittelt.
    Jahr: 2015
    Förderung: Industrie
  • "3. Arm" - Handwerker-Kraftassistenzsystem mit adaptiver Mensch-Technik-Interaktion
    Das Projektvorhaben widmet sich der Entwicklung eines Assistenzsystems zur Unterstützung bei Arbeiten mit schweren Elektrowerkzeugen. Grundlage ist dabei eine mechatronische Konstruktion ("3. Arm"), die am Körper des Nutzers über eine Tragekonstruktion befestigt ist. Neben der physischen Unterstützung erfüllt das System kognitive Assistenzfunktionen. Somit dient das System einerseits der Arbeitserleichterung (Reduktion der auf Arme und Schulter wirkenden Kräfte) und andererseits der Steigerung der Arbeitseffizienz und Arbeitsqualität.
    Team: Dipl.-Ing. Kathrin Nülle
    Jahr: 2014
    Förderung: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
    Laufzeit: 3 Jahre
  • Entwurf energieeffizienter mechatronischer Systeme durch Kopplung automatischer Steuerungssynthese und Trajektorienplanung
    Die Reduzierung des Energieverbrauchs ist ein großes Anliegen in industriellen Produktionssystemen. Ein Ansatz ist die Rückgewinnung der Bremsenergie von Roboterachsen. Im Rahmen dieses Projektes wird an einer automatisierte Methodik geforscht, welche aus drei Teilen besteht: Eine szenariobasierte Sprache zur flexiblen Spezifikation des diskreten Produktionssystemverhaltens, ein automatisiertes Verfahren zur Synthese optimaler Steuerstrategien aus solchen Spezifikationen, einschließlich der Generierung von SPS-Code, und ein Verfahren zur detaillierten Trajektorienoptimierung.
    Team: M. Sc. Elias Knöchelmann
    Jahr: 2013
    Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
  • Automatische Generierung aufgabenoptimaler Roboterstrukturen
    Um den Automatisierungsprozess, insbesondere von klein- und mittelständischen Unternehmen, weiter voranzutreiben, wurde im Umfang dieses Forschungsprojektes eine neue Methodik zur aufgabenspezifischen Entwicklung seriellkinematischer Roboter erarbeitet. Ziel ist eine ganzheitliche und automatisierte Synthetisierung von seriellen Roboterstrukturen in Abhängigkeit eines benutzerdefinierten Anforderungsprofils.
    Team: M. Sc. Daniel Andrés Ramirez
    Jahr: 2013
    Förderung: Administrative Department of Science, Technology, and Innovation of Colombia ("Colciencias")
  • Vollaktuierter elektromagnetischer Biegeaktor für endoskopische Anwendungen
    Ziel dieses Projektes ist, die Nachteile bestehender Endoskop-Systeme, in Bezug auf Handhabung und Verletzungsrisiko für den Patienten, durch ein neuartiges Aktuierungskonzept zu kompensieren. Gegenstand der Untersuchung sind zunächst die Entwicklung geeigneter Aktoren, deren kinematische und dynamische Modellierung sowie die Implementierung einer geeigneten Steuerung und Regelung. Die Arbeit wird in enger Kooperation mit dem Institut für Antriebssysteme und Leistungselektronik (IAL) durchgeführt.
    Team: M. Sc. Svenja Spindeldreier (geb. Tappe)
    Jahr: 2013
    Förderung: DFG und Caroline Herschel Programm des Hochschulbüro für ChancenVielfalt
    Laufzeit: 2013-2019
  • Modular strukturiertes Motion-Control-System für Robotik und Handling
    In diesem Projekt wird eine leicht bedienbare, modular strukturierte und damit flexible Plattform zur Ansteuerung unterschiedlichster Robotik-Anwendungen entwickelt. Neben etablierten Systemen, wie z.B. Scara-, Delta- oder Knickarm-Kinematiken, bieten unterschiedliche Schnittstellen die Möglichkeit, individuelle Kinematiken anzusteuern. Das Ziel ist die Vereinfachung der Programmierung und Inbetriebnahme komplexer, mehrachsiger Produktionsanlagen.
    Team: Dipl.-Ing. Julian Öltjen
    Jahr: 2012
    Förderung: Lenze Automation GmbH
  • Entwicklung chirurgischer Instrumente für die Single-Port-Laparoskopie
    Bei laparoskopischen Eingriffen wird die Bauchhöhle des Patienten durch einen kleinen Schnitt eröffnet. In den so geschaffenen Zugang wird ein Laparoskop eingeführt, um die inneren Organe auszuleuchten, optisch zu erfassen und dem Mediziner durch eine geeignete visuelle Darstellung anzuzeigen. Bei einer Single-Port Operation werden neben dem Laparoskop mindestens zwei weitere Instrumente zur Gewebemanipulation durch dieselbe Öffnung in die Bauchhöhle eingebracht. Erfolgt dieser Zugang im Bauchnabel ist die Narbe später kaum mehr zu erkennen. Neben dem daraus resultierenden guten kosmetischen Ergebnis, hat die Single-Port Laparoskopie die Vorteile eines geringen Blutverlustes und einer schnellen Genesung. Um das Einsatzgebiet für diese Operationstechnik zu erweitern werden neue medizintechnische Systeme benötigt. Diese sollen insbesondere eine hohe Beweglichkeit der Endeffektoren in einem großen kollisionsfreien Arbeitsraum besitzen.
    Team: Dipl.-Ing. Jan-Hinnerk Borchard
    Jahr: 2011
  • Planung energieeffizienter Trajektorien unter Ausnutzung von Energiespeichern und Energieaustausch zwischen elektrischen Antrieben
    In Mehrachsanwendungen lassen sich die umrichterinternen Gleichstromzwischenkreise der Einzelachsen zusammenschalten, so dass hierdurch eine kurzzeitige Energiepufferung bzw. ein kontinuierlicher Energieaustausch zwischen den verwendeten Antrieben möglich ist. Auf dieser Grundlage sollen Möglichkeiten einer optimierten Trajektorienplanung zur Steigerung der Energieeffizienz untersucht werden.
    Team: Dipl.-Ing. Christian Hansen
    Jahr: 2010
    Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
  • Leistungssteigerung von Parallelrobotern mittels parametervariabler Strukturen basierend auf kinematischer Redundanz
    Das Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es, den Bewegungsraum von Parallelkinematiken durch kinematische Redundanz zu vergrößern und gleichzeitig die Genauigkeit, Steifigkeit und Dynamik zu steigern. Neben geeigneten und aussagekräftigen Analyse- und Bewertungsmethodiken, sollen Verfahren zur optimalen Steuerung und Regelung parametervariabler Mechanismen entwickelt und praktisch angewendet werden.
    Team: Dipl.-Ing. Jens Kotlarski
    Jahr: 2010
    Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)