Komplexe Dynamische Systeme (CDS)
Die Forschungsgruppe für Komplexe Dynamische Systeme beschäftigt sich mit der Modellierung, Simulation, Analyse, Optimierung, Steuerung und Regelung komplexer dynamischer Systeme sowie der Bildverarbeitung, Multisensorfusion und kognitiven Robotik. Die Ziele unserer Forschung sind Verbesserungen des Systemverhaltens hinsichtlich der dynamischen Eigenschaften, der Genauigkeit, der Robustheit, der Zuverlässigkeit und der Flexibilität sowie eine Erhöhung der Produktivität und Ressourceneffizienz (Energie- und Rohstoffeinsatz) bei gleichzeitiger Minimierung der Systemkosten.
Darüber hinaus werden Methoden und Algorithmen entwickelt, die den Systemen ein gewisses Maß an kognitiven Fähigkeiten verleihen. Ein spezieller Fokus liegt dabei in der Bildverarbeitung und Sensorfusion zur Wahrnehmung von Strukturen und Objekten, so dass Roboter und Maschinen in einem gewissen Rahmen selbstständig handeln und daraus lernen können. Dies ebnet den Weg zur hochflexiblen automatisierten Fertigung mit dem Roboter als intelligentes Werkzeug und zu neuen Servicerobotern in unterschiedlichsten Bereichen des Lebens. Unsere Kompetenz liegt dabei auf den Gebieten sichere Navigation, 2D und 3D Aufmerksamkeitsmethoden, Objektmodellierung, Erkennung von Objektklassen, Affordanz-basiertes Greifen, dynamische kollisionsfreie echtzeitfähige Bahnplanung, Systemoptimierung, adaptive Steuerung und lernende Regelung.
Unsere Forschungsaktivitäten sind generell darauf fokussiert, dass im Gegensatz zur bloßen Aneinanderreihung von optimierten Teilsystemen der Entwurf eines komplexen dynamischen Gesamtsystems ein durchgängiges Denken in Systemen erfordert. Daher sind eine systematische Analyse und ein umfassendes Verständnis der Wechselwirkungen von der Konstruktion über die Aktorik und Sensorik bis hin zur informations- und automatisierungstechnischen Umsetzung unter Berücksichtigung der Möglichkeiten moderner adaptiver lernender Verfahren integraler Bestandteil unserer Forschungsaktivitäten. Wir konzentrieren uns dabei auf eine systematische physikalisch-basierte Modellierung und nutzen die Modellinformation gemeinsam mit geeigneten datenbasierten Ansätzen im Rahmen der Systemanalyse und des Systementwurfes. Darüber hinaus spielt die Erfüllung von harten Echtzeitanforderungen und Fragen der Robustheit und Zuverlässigkeit im Rahmen unserer Forschungsaktivitäten eine wesentliche Rolle.
Nichtlineare Systeme
Das Forschungsfeld Nichtlineare Systeme beschäftigt sich mit der Methodenentwicklung und der praktischen Umsetzung von Beobachter- und Regelungsstrategien für Systeme mit maßgeblich nichtlinearem Verhalten. Wie in den anderen Forschungsfeldern liegt auch hier ein Fokus auf der praktischen Umsetzung der Methoden in realen (industriellen) Aufgabenstellungen. Weiterlesen →
Industrielle Robotik
Im Forschungsfeld Industrielle Robotik wird an vielen Fragestellungen bei industriellen Robotersystemen sowie der physischen Mensch-Roboter-Interaktion geforscht, wobei dabei betrachteten Systeme von den klassischen Industrierobotern, über kollaborative Roboter bis hin zu mobilen Robotern und Flugdrohnen reichen. Es entstehen Lösungen für eine Vielzahl an unterschiedlichen Problemstellungen, von neuartigen Programmier- und Bedienkonzepten bis hin zu Algorithmen für komplexe Trajektorienplanung in hochredundanten Systemen. Weiterlesen →
Photonische und quantenmechanische Systeme
Die Forschungsgruppe Photonische und quantenmechanische Systeme widmet sich einerseits der Verbesserung und Erweiterung der Fähigkeiten photonischer Systeme und andererseits der Entwicklung zukünftiger Quantentechnologien, indem sie Methoden der mathematischen Modellierung, Systemanalyse, Optimierung und Kontrolltheorie einsetzt. Weiterlesen →
Vision for Robotics
Wir bringen Robotern das Sehen bei. Dazu entwickeln wir Methoden zur Wahrnehmung von Strukturen und Objekten, so dass Roboter handeln und daraus lernen können. Dies ebnet den Weg zu automatisierter Fertigung und Haushaltsrobotern, die das tägliche Leben erleichtern. Die Lösungen entwickeln den Ansatz des situierten Sehens: Wahrnehmung wird an das Wissen von der Aufgabe, der Domäne und des Roboters gebunden. Weiterlesen →
Robotic Systems Lab
Die Forschung im Robotic Systems Lab konzentriert sich auf neue Ansätze zur Bewegungserzeugung und Regelung verschiedener Robotersysteme, die von kollaborativen Manipulatoren, nachgiebigen Robotern bis hin zu komplexen Humanoiden reichen. Unsere Forschung baut auf einer soliden Basis der modellbasierten nichtlinearen Regelung in der Robotik auf und wir nutzen grundlegende Systemeigenschaften wie Passivität oder die Existenz von trägheitsentkoppelten Systemkoordinaten im Reglerentwurf. Darüber hinaus streben wir eine optimale Balance zwischen modellbasiertem Systementwurf und datenbasierten Algorithmen für Phänomene an, für die ein genaues Modell schwer zu erhalten ist. Weiterlesen →
Produktionssysteme
Im Forschungsfeld Produktionssysteme werden regelungstechnische Methoden für komplexe Anwendungen in produzierenden Systemen und der produzierenden Industrie eingesetzt und weiterentwickelt. Ziele wie höchste Produktqualität, effiziente Nutzung von Ressourcen, Kosteneinsparung und Umweltfreundlichkeit stehen dabei im Vordergrund. Weiterlesen →