Name: Lernen einer effizienten Steuerung von nichtlinearen muskelgesteuerten Systemen: Morphologische Berechnung als Leitprinzip.

Abstract:

Description: <p>Tiere bewegen sich auf eine faszinierend effiziente, dynamische und pr&auml;zise Art und Weise. Um dies zu erreichen, m&uuml;ssen sie lernen, ihre&nbsp;Muskeln mit Hilfe ihres Nervensystems zu steuern. Die Muskeln wiederum sorgen f&uuml;r Stabilit&auml;t und senden Informationen &uuml;ber die&nbsp;Bewegung an das Nervensystem zur&uuml;ck. Dieses dynamische Zusammenspiel zwischen Nervensystem und Muskeln ist der Schl&uuml;ssel zu&nbsp;ihrer Bewegung &ndash; die weichen Muskeln tragen ma&szlig;geblich dazu bei.&nbsp;Die Rolle, die die Muskeln dabei spielen,&nbsp;bezeichnen Wissenschaftler*innen als&nbsp;&bdquo;morphologische Berechnung&ldquo; oder &bdquo;morphological computation&ldquo;.&nbsp;Aufbauend auf dieser Idee werden neuartige Robotersysteme, wie&nbsp;muskelgesteuerte Roboter, weiche Roboter oder weiche, tragbare Hilfsmittel wie Exoskelette entwickelt. Allerdings ist die Steuerung von&nbsp;Systemen mit weichen Aktoren eine Herausforderung.</p> <p>In diesem Projekt werden wir Ans&auml;tze des maschinellen Lernens einsetzen, um ein gut abgestimmtes dynamisches Zusammenspiel&nbsp;zwischen Controller und muskel(-&auml;hnlichem) Aktor zu erlernen. Ziel ist es, die stabilisierenden Eigenschaften weicher Muskeln explizit&nbsp;auszunutzen und damit die &bdquo;morphologische Berechnung&ldquo; zu nutzen. Wir werden diesen Ansatz mit Computersimulationen menschlicher&nbsp;Armbewegungen entwickeln, die Muskeln und neuronale Steuerung auf niedriger Ebene (&auml;hnlich wie Reflexe) ber&uuml;cksichtigen. Wir werden&nbsp;au&szlig;erdem ein Modell eines technischen Hilfsmittels hinzuf&uuml;gen und einen Controller lernen, der hilft, die morphologische Berechnung in&nbsp;der Interaktion mit dem menschlichen Modell zu maximieren.</p> <p>Mit unseren Kooperationspartnern Syn Schmitt (Uni Stuttgart) und Dieter B&uuml;chler (MPI-IS) werden wir diesen Ansatz auch auf&nbsp;muskelgesteuerte Robotersysteme anwenden. Dies wird uns erlauben, eine Steuerung zu erlernen, die auch die morphologische&nbsp;Berechnung in solchen Systemen ausnutzt.</p> <p>Das Erlernen der Ausnutzung der morphologischen Berechnung wird einen neuartigen Ansatz f&uuml;r die Steuerung von Robotersystemen mit&nbsp;elastischen Aktoren und weichen Strukturen bieten, der insbesondere in der Mensch-Roboter-Interaktion oder Assistenz Anwendung&nbsp;finden kann.</p>

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Meta keywords: Daniel Häufle / Georg Martius

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