M. Sc. Moritz Schappler

M. Sc. Moritz Schappler
Adresse
An der Universität 1
30823 Garbsen
Gebäude
Raum
103
M. Sc. Moritz Schappler
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An der Universität 1
30823 Garbsen
Gebäude
Raum
103
Funktionen
Gruppenleitung
Robotik & autonome Systeme
Wissenschaftliche Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter
Institut für Mechatronische Systeme

SCHWERPUNKTE IN FORSCHUNG UND LEHRE

  • Kombinierte Struktur- und Maßsynthese von aufgabenspezifischer Roboterkinematiken

    Bei der Erfindung neuer Roboterstrukturen werden die Phasen der Struktursynthese (Art und Anordnung der Gelenke) und der Maßsynthese (Festlegung von Abständen) häufig getrennt voneinander betrachtet. Dabei wird bei einer vorgegebenen Roboteraufgabe eine Struktur gewählt, deren Maße anschließend optimiert werden.

    Im Rahmen meiner Forschung untersuche ich ein Verfahren, dass zunächst alle prinzipiell geeigneten Roboter (er)findet (Struktursynthese) und deren Maße anschließend optimiert (Maßsynthese). Erst danach erfolgt die Entscheidung für die bestgeeignetste Struktur.

    Die Besonderheit ist dabei die Betrachtung von parallelen Roboterstrukturen (PKM) zusammen mit seriellen Strukturen und das Finden eines Ansatzes mit geringerer Abstraktionstiefe als bestehender Ansätze. Die Reduktion der Vielzahl der kombinatorischen Möglichkeiten durch entfernen ungeeigneter und zusammenfassen identischer Strukturen steht dabei im Mittelpunkt.

    Die zunächst theoretischen Erkenntnisse dieser DFG-geförderten Grundlagenforschung sollen auch praktisch nutzbar sein. Daher ist der Programmquelltext für den kompletten Ablauf der Robotersynthese öffentlich auf GitHub verfügbar. Jeder veröffentlichte Fachartikel, z.B. zur MHI 2021, hat ein zugehöriges Repositorium. Damit lassen sich die Ergebnisse nachvollziehen und darauf aufbauend Roboter für weitere Aufgaben generieren. Weitere Beispiele: IROS 2016, ICRA 2017, MDPI Robotics 2019, IFToMM World Congress 2019, ICMA 2020, MapleConf 2020, ICINCO 2021.

ABGESCHLOSSENE, BETREUTE STUDENTISCHE ARBEITEN

2022 (laufende Arbeiten)

  • Studienarbeit: Regelungsverfahren zur Nullraumbewegung aufgabenredundanter Roboter
  • Bachelorarbeit (extern): Analyse eines taktilen, roboterbasierten Messsystems zur Qualitätskontrolle von Nutzfahrzeug-Frontend-Modulen
  • Masterarbeit (extern): Development of an Assistive Controller Scheme for a Cable-Driven Parallel Robot for Upper Limb Rehabilitation

2021

  • Masterarbeit: Inverse Kinematik aufgabenredundanter Roboter für Aufgaben mit zwei translatorischen und zwei rotatorischen Freiheitsgraden
  • Studienarbeit (extern): Implementation of the Transporter Network on a real Robot for Pick-and-place
  • Masterarbeit (extern): Development of a Robot-Assisted Assembly Process for LED Luminaires
  • Masterarbeit (extern): Vereinfachte und intuitive Ansätze zur Programmierung von Industrierobotern
  • Masterarbeit (extern): Entwicklung eines Verfahrens zur Reduktion der Fahrzeuglängsschwingung während des Betriebs einer Quaderballenpresse
  • Studienarbeit: Globale Optimierung von Punkt-zu-Punkt-Bewegungen aufgabenredundanter parallelkinematischer Maschinen
  • Masterarbeit (extern): Spatiotemporal Calibration between a Helmet Mapping System and the Hololens
  • Masterarbeit (extern): Simplified and Intuitive Approaches for Programming of Industrial Robots
  • Kleine Seminararbeit: Vergleich von Programmen für die symbolische Berechnung der Dynamik serieller Roboter
  • Masterarbeit (extern): Kartesische Impedanzregelung eines kollaborativen Roboterarms

2020

  • Masterarbeit: Modellierung und Maßsynthese serieller und paralleler Roboter hinsichtlich der strukturellen Steifigkeit
  • Bachelorarbeit: Mehrkriterielle Maßsynthese von Robotern mit Werkzeugen der Entwurfsmethodik
  • Masterarbeit: Modellierung und Struktursynthese paralleler Roboter mit Freiheitsgrad Fünf
  • Studienarbeit: Implementation of a Physical Human-Robot Interface for Upper Limb Neurorehabilitation with a Collaborative Robot
  • Studienarbeit: Lokale und globale Bahnplanung großflächiger Roboterbewegungen bei Ausnutzung von Aufgabenredundanz
  • Studienarbeit: Vergleich von zentral-modellbasierten und dezentral-modellfreien PID-Reglern für Industrieroboter

2019

  • Studienarbeit: Vergleich unterschiedlicher Orientierungsdarstellungen für die gradientenbasierte inverse Kinematik serieller Roboter
  • Studienarbeit: Reduktion der Modellkomplexität von seriell-hybriden Palettierrobotern
  • Masterarbeit: Untersuchung der Orientierungsdarstellung für die Modellierung von Kinematik und Dynamik paralleler Roboter
  • Masterarbeit: Untersuchung der Möglichkeiten zur Kollisionserkennung für Parallelkinematische Robotern
  • Studienarbeit: Automatische Auslegung von Segmenten und Antrieben für die Maßsynthese serieller Roboterstrukturen
  • Masterarbeit: Untersuchung der Möglichkeiten zur nachgiebigen Regelung für Parallelkinematische Roboter
  • Masterarbeit: Vergleich der Leistungsmerkmale und Modellierung von parallelen Robotern mit hybriden und seriellen Beinketten
  • Studienarbeit: Structural Synthesis of Serial Link Robots for Tasks with Rotational Symmetry
  • Studienarbeit: Implementation of a Structurally Independant Dynamics Modelling of Parallel Kinematic Machines based on Full Kinematic Constraints
  • Bachelorarbeit: Untersuchung Dynamischer Trägheitseffekte von Zusatzkomponenten auf Mechanische Systeme
  • Masterarbeit: Structural Synthesis of Serial Kinematic Leg Chains for Parallel Robots
  • Masterarbeit: Automatic Dimensioning of Drive Trains, Joints and Links for Parallel Robots
  • Masterarbeit: Structural Synthesis of Parallel Robots with Reduced Mobility
  • Masterarbeit: Actuation and integration of a suturing device into the DLR MiroSurge System (extern)

2018

  • Studienarbeit: Modellierung und Auslegung von Segmenten und Antrieben für automatisch generierte Roboterstrukturen
  • Studienarbeit: Modellierung kinematischer Zwangsbedingungen für hybride serielle Roboter mit planaren Parallelmechanismen
  • Studienarbeit: Implementierung einer strukturunabhängigen Dynamikmodellierung für parallelkinematische Maschinen

2017

  • Bachelorarbeit: Implementierung und Evaluation einer Prothesen-Steuerungseinheit auf einer ARM-basierten Rechnerplattform (am IRT)
  • Bachelorarbeit: Entwurf und Implementierung einer EtherCAT Slave-Platine zur Integration von Kraft-Momenten-Sensoren und Inertialsensoren in eine mobile Armprothese (am IRT)
  • Masterarbeit: Konzeption, Konstruktion und prototypischer Aufbau eines assistiven Exoskeletts für eine Armprothese (am IRT)

2015

  • Masterarbeit: Modellierung, Simulation und Regelungsentwurf für ein mechatronisches Kraftunterstützungssystem (am IRT)
  • Bachelorarbeit: Modellierung und Simulation eines Kraftunterstützungssystems in SimMechanics (am IRT)