Robotics of human movements

The construction of robotic systems that can move the way humans do, with respect to agility, stability and precision, is a necessary prerequisite for the successful integration of robotic systems in human environments. We explain human-centered views on robotics, based on the three basic ingredients (1) actuation; (2) sensing; and (3) control, and formulate detailed examples thereof

Energy storage in human muscle

Um Robotersysteme robuster, sicherer und effizienter zu gestalten, wird über Möglichkeiten der Energieabsorbtion und Energiefreisetzung nachgedacht. Herkömmliche Robotersysteme sind starr und besitzen keine Federelemente, um gezielt Stoßenergie aufzunehmen. Gleiches gilt für die erzielte Dynamik: Gespeicherte Energie kann geregelt freigesetzt werden, um somit die Dynamik des Systems zu erhöhen und die Effizienz zu verbessern. Ein Beispiel für die erweiterte Dynamik des menschlichen skeletomuskulären Systems stellt das Ballwerfen da. Ein Industrieroboter kann einen Ball typischerweise 1 bis 2m weit werfen. Ein professioneller Baseballwerfer erreicht eine wesentlich höhere Wurfweite. In dieser Diplomarbeit soll quantitativ untersucht werden, inwiefern Energiespeicherung dabei eine Rolle spielt. Zurzeit wird am DLR ein Hand-Arm- System entwickelt, dass mittels adaptiven Federelementen die Energiespeicherung des Menschen nachahmen kann. Um diese Möglichkeiten abschätzen zu können, soll die Energiespeicherung in der Muskulatur des Menschen untersucht werden. Da die Muskelbeteiligung beim Ballwerfen äußerst komplex ist, soll die Energiespeicherung am Beispiel des Fingerschnipsens untersucht werden. Dabei ist die Funktionsweise des menschlichen Muskels und deren Modellbeschreibung zu untersuchen (Hill muscle model etc.)

Human hand modelling: Kinematics, dynamics, applications

An overview of mathematical modelling of the human hand is given. We consider hand models from a specific background: rather than studying hands for surgical or similar goals, we target at providing a set of tools with which human grasping and manipulation capabilities can be studied, and hand functionality can be described. We do this by investigating the human hand at various levels: (1) at the level of kinematics, focussing on the movement of the bones of the hand, not taking corresponding forces into account; (2) at the musculotendon structure, i.e. by looking at the part of the hand generating the forces and thus inducing the motion; and (3) at the combination of the two, resulting in hand dynamics as well as the underlying neurocontrol. Our purpose is to not only provide the reader with an overview of current human hand modelling approaches but also to fill the gaps with recent results and data, thus allowing for an encompassing picture.Department of Biomechanical EngineeringMechanical, Maritime and Materials Engineerin