PDF-Beschreibung der Abschlussarbeit

Institut für Regelungs- und Steuerungssysteme
Prof. Dr.-Ing. Sören Hohmann
Wilhelm-Jordan-Weg, Geb. 11.20
76131 Karlsruhe | www.irs.kit.edu
Ansprechpartner:
Beginn: nach Absprache
Jairo Inga Charaja, M.Sc.
IRS, Raum 107
experimentell
Dauer: 6 Monate
anwendungsorientiert
theorieorientiert
Ihre Interessen:
Tel.: 0721/608-43236
Modellbildung
Optimierung
[email protected]
Identifikation
Regler-/Beobachterentwurf
Masterarbeit
Modellierung von Bewegungsprimitiven auf
Basis von parametrisierten Funktionalen
Motivation:
Bewegungsprimitive werden häufig zur Beschreibung von
Bewegungstrajektorien für die Anwendung in der Robotik oder
zur Modellierung menschlicher Bewegungen eingesetzt.
Insbesondere Dynamische Bewegungsprimitive (engl. DMP)
haben vorteilhafte Eigenschaften wie z.B. die Invarianz
bezüglich einiger ihrer Parameter. Dies bedeutet, dass die
wesentliche Form einer Bewegung unverändert bleibt,
unabhängig von einer Änderung bestimmter Parameter. Diese
Parameter haben nur einen Einfluss auf den Endwert oder auf
Abbildung 1: Zeitskalierung von DMPs
die zeitliche Skalierung der Trajektorie, wie in Abbildung 1
[Quellen: Automata Technologies &
gezeigt.
Ijspeert et al., DMP: Learning Attractor Models for Motor
Behaviors, 2013]
Neben Bewegungsprimitiven sind auch Gütefunktionale der
dynamischen Optimierung ein vielversprechender Ansatz für die Modellierung von Bewegungen. Hierbei
ergibt sich eine bestimmte Bewegungstrajektorie aus der Optimierung eines parametrisierten
Gütefunktionals. Diese erlauben durch Ihre Struktur und die zusätzlich unterschiedliche mögliche
Parametrierungen ebenso eine generalisierte Modellierung von Bewegungstrajektorien.
Aufgabenstellung:
Zu Beginn der Arbeit soll eine Einarbeitung in die
Modellierung von Bewegungsprimitiven erfolgen.
Anschließend sollen Ähnlichkeiten und Unterschiede
zwischen aktuellen Primitivmodellen und einer
gütemaßbasierten Beschreibung von Bewegungen
analysiert werden. Zudem soll auf theoretischer Weise
untersucht werden, inwiefern gewisse Eigenschaften
Abbildung 2: Dynamische Optimierung eines quadratischen
(z.B. Invarianz bei DMPs) sich auf eine Beschreibung von Gütefunktionals
Bewegungen mittels Gütefunktionale übertragen lassen.
Mit den gewonnen Erkenntnissen soll ein Modellierungskonzept für Bewegungsprimitive herausgearbeitet
werden, welches auf Gütefunktionale basiert. Das Konzept soll mittels Simulationen in MATLAB/Simulink
gezeigt werden.
KIT – Die Forschungsuniversität in der Helmholtz-Gemeinschaft