Am 1. Juli 2025 wird die Universität zu Lübeck die Antrittsvorlesung von Dr. Ngoc Thinh Nguyen im Hörsaal AM4 abhalten. Der Vortrag mit dem Titel „Recent Applications of Optimization Techniques in Robotics and Autonomous Systems“ beginnt um 17 Uhr c.t. und fokussiert sich auf fortschrittliche Optimierungsmethoden innerhalb der Robotik.
Die Veranstaltung zielt darauf ab, die Intelligenz, Sicherheit und Effizienz autonomer Systeme zu steigern. Dr. Nguyen wird dabei verschiedene Anwendungsbereiche beleuchten, darunter Roboterkonstruktion, Referenztrajektorienplanung und Regelung. Die Vorlesung ist Teil seiner Habilitation im Fachgebiet Robotik und Automation an der Universität.
Forschungsschwerpunkte und Herausforderungen
Ein zentrales Thema der Präsentation wird die Verbesserung der Erreichbarkeit von Robotern sein, einschließlich der Entwicklung anwendungsspezifischer Werkzeuggeometrien, wie etwa für medizinische Ultraschalluntersuchungen. Im zweiten Teil der Vorlesung steht die Generierung optimaler und sicherer Trajektorien für mobile Roboter in komplexen Umgebungen im Fokus, wobei B-Spline-Kurven eingesetzt werden.
Ein wichtiger Aspekt der aktuellen Forschung ist die Gewährleistung der robusten Stabilität und Betriebssicherheit dynamischer Systeme, wie etwa von Drohnen und autonomen Fahrzeugen. Aktuelle Herausforderungen umfassen die Lösbarkeit komplexer Optimierungsprobleme sowie die Anforderungen an Echtzeitfähigkeit, die zunehmend an Bedeutung gewinnen.
Steigende Nachfrage nach agilen Robotersystemen
Die Nachfrage nach zuverlässigen Bahnplanungsalgorithmen ist gestiegen. Der Bereich Bewegungsplanung von Robotern wird als umfangreich erforschtes Feld betrachtet, in dem verschiedene Lösungen existieren. Echtzeit-Berechnungen für kollisionsfreie Bahnen stellen jedoch nach wie vor eine Herausforderung dar, insbesondere in industriellen Anwendungen wie Montage oder Pick-and-Place, wo wiederkehrende Bewegungen in ähnlichen Szenarien auftreten.
Eine bemerkenswerte Entwicklung besteht darin, dass nicht immer die gesamte Trajektorie neu berechnet werden muss, wenn sich Start- und Zielpositionen innerhalb vordefinierter Teilräume ändern. Effiziente Lösungen für Echtzeitanwendungen basieren auf physikalischen Modellen und fortgeschrittenen Optimierungsmethoden und werden durch Simulationen und Experimente evaluiert.
| Konzepte für die Trajektorienplanung |
|---|
| 1. Informierter RRT*-Algorithmus zur Erstellung von Trajektorienbäumen, die für Neuplanungen wiederverwendet werden können. |
| 2. Integration eines lokalen Planers basierend auf einem LQTM-Algorithmus und Branch-and-Bound-Methode zur Effizienzsteigerung. |
Simulationen zeigen, dass diese Konzepte nahezu zeitoptimale und kollisionsfreie Trajektorien generieren können. Besonderes Augenmerk gilt der Offline-Phase, die eine Trajektoriendatenbank mit optimierten Bahnen erstellt, während die Online-Phase die Echtzeit-Generierung optimaler Trajektorien ermöglicht.
Zusätzlich nutzt ein Trajektorienfolgeregler dynamische Beschränkungen und Störungen zur Stabilisierung der geplanten Trajektorien. Die Innovative ist hierbei nicht nur auf spezifische Anwendungen beschränkt, sondern kann auch auf andere Robotersysteme übertragen werden.
Ein Ausblick auf die Zukunft der Robotik
Die Herausforderungen, vor denen die Robotik stehe, sind vielschichtig. Aspekte wie Mensch-Maschine-Interaktion, Medien wie AR/VR für die Robotsteuerung und medizinische Robotik sind zentrale Gegenstände der aktuellen Forschung. Technologischer Fortschritt in Bereichen wie humanoider Robotik zeigt vielversprechende Ansätze zur Integration von KI, Informatik und Mechatronik.
Besonders im Bereich industrierobustefierter Logistiksysteme gewinnen Lösungen zur Echtzeit-Trajektoriengenerierung und zur kollisionsfreien Bewegungsplanung an Relevanz. Auch die Automatisierung der Produktion und das Konzept autonomer Fahrzeuge sind Teil der fortschreitenden Entwicklungen. Die Abwägung ethischer, rechtlicher und sozialer Implikationen bleibt dabei ein essenzieller Teil der Forschung.
Die bevorstehende Antrittsvorlesung von Dr. Ngoc Thinh Nguyen verspricht, spannenden Einblick in diese fortschrittlichen Facetten der Robotik zu geben, und bringt dabei sowohl Akteure aus der Wissenschaft als auch Praxis zusammen, um die Zukunft dieser Technologien zu gestalten.
