MANTIS

Mehrbeiniges Manipulations- und Lokomotionssystem


MANTIS
MANTIS in Manipulationshaltung (Foto: Annemarie Hirth, DFKI GmbH)
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Technische Details

Größe: 2,96 m x 1,84 m x 0,32 m (Laufhaltung)
Gewicht: ca. 107 kg
Stromversorgung: LiPo Primärbatterie: 45,6 V und 10 Ah
Geschwindigkeit: ca. 3,6 km/h
Antrieb/ Motoren:
- Beine: 4 x 6-DOF
- Arme: 2 x 6-DOF
- Hände: 2 x 8-DOF
- Torso: 5-DOF
- Kopf: 4-DOF
- Rotationsantriebe in den Armen, Beinen und Kopf: Bürstenlose DC Motoren mit Harmonic Drive Getriebe.
- Linearantriebe in den Beinen: Bürstenlose DC Motoren mit Kugelumlaufspindeln.
- Linearantrieb im Torso: DC Motoren mit Planetengetriebe und Trapezgewindespindel.
Sensoren:
- Laserscanner: Hokuyo UTM-30LX
- Stereokamerasystem: 2 x Procillica GV 2450C
- IMU: 2 x XSens MTi
- 122 Temperatursensoren
- 191 Sensoren für die Strommessung
- 12 Taktile Sensorfelder mit jeweils 40 Sensorelementen
- 88 Rotations-Absolutwertgeber
- 14 Sechs-Achs-Kraft-Drehmoment-Sensoren
Kommunikation:
Jeweils unabhängiges LVDS- System für die Regelung der beiden Arme, der vier Beine, des Kopfes sowie des Torsos.
Motorelektronik:
DFKI Motorelektronik für alle Antriebe:
- Eingangsspannung: 12V-54V
- FPGA- Spartan 6:XC6SLX45
- Serielle Kommunikation für Spartan-6 (320MSym/s)
- Sinuskommutierung
- 2x LVDS für lokale Sensorik
- 2x Anschlüsse für IC Haus MU
- 4x Status LED via

Organisatorische Details

Partner: Universität Bremen
Fördergeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.
Förderkennzeichen: Gefördert von der Raumfahrt-Agentur des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.V. mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages unter dem Förderkennzeichen 50 RA 1218.
Team: Team I - Systemdesign
Anwendungsfelder: Weltraumrobotik
SAR- & Sicherheitsrobotik
Logistik, Produktion und Consumer
Verwandte Projekte: BesMan
Behaviors for Mobile Manipulation (05.2012- 07.2016)
D-Rock
Modelle, Verfahren und Werkzeuge für die Modelbasierte Softwareentwicklung von Robotern (06.2015- 05.2018)
LIMES
Lernen intelligenter Bewegungen kinematisch komplexer Laufroboter für die Exploration im Weltraum (05.2012- 04.2016)
Verwandte Robotersysteme: SpaceClimber
Sherpa
Expandable Rover for Planetary Applications
Charlie
iStruct Demonstrator
Verwandte Software: MARS
Machina Arte Robotum Simulans
Phobos
Ein Blender-Add-On zum Editieren und Export von Robotermodellen für die MARS-Simulation
Rock
Robot Construction Kit

Systembeschreibung

MANTIS Antriebseinheiten: Rote Pfeile symbolisieren angetriebene rotatorische Freiheiten, grüne Pfeile symbolisieren angetriebene lineare Freiheiten (Illustration: Marc Manz, DFKI GmbH)
Übersicht der Recheneinheiten (Illustration: Marc Manz, DFKI GmbH)
Übersicht der Sensoren im System (Illustration: Marc Manz, DFKI GmbH)

MANTIS ist ein mehrbeiniger Roboter mit sechs Extremitäten, der als Plattform zur Forschung im interdisziplinären Gebiet der mobilen Manipulation von Laufrobotern entwickelt wurde. Das System nutzt zwei unterschiedliche Grundhaltungen um verschiedene Aufgaben zu lösen: eine Manipulationshaltung, in der die vorderen zwei Extremitäten für die Manipulation und die hinteren vier Extremitäten für die Lokomotion genutzt werden sowie eine Lokomotionshaltung, in der alle sechs Extremitäten für die Lokomotion genutzt werden. Durch die Vielseitigkeit des Systems können komplexe Szenarien und die Wechselwirkung von Software-Komponenten bei der Durchführung untersucht werden.

MANTIS ist als autonomes System konzipiert, das über eine eigene Stromversorgung, einen Mini ITX Rechner und dem DFKI ZynqBrain als zentrale Steuerungseinheiten des Roboters sowie mehrere im System verteilte FPGA-Recheneinheiten und Mikrocontroller für die dezentrale Datenvorverarbeitung und Regelung von Subsystemen verfügt. Für die Wahrnehmung der Umwelt ist das System mit Drucksensoren in den Fußsohlen, taktilen Sensorfeldern in den Greifflächen, einem Stereokamerasystem, einem Laserscanner und inertialen Messeinheiten in Kopf und Abdomen ausgestattet. Für die Überwachung der internen Zustände können vom System Strom-, Spannungs-, Temperatur-, Beschleunigungs-, Positions-, Kraft- und Drehmomentsensoren ausgewertet werden.

Der Roboter MANTIS wird im Rahmen des Vorhabens LIMES entwickelt, dessen Ziel die Generierung und Optimierung verschiedener Lokomotionsverhalten für unterschiedliche Situationen ist. Die maschinell erlernten Verhalten werden nach der Entwicklung und dem Test in der Simulationsumgebung MARS auf dem realen System evaluiert. Die erlernten Lokomotionsverhalten sollen auch auf dem realen System abhängig von der Umgebung und dem Untergrund ausgewählt und angepasst werden.

In dem Vorhaben BesMan wird das System für die Erforschung von Verhalten zur zwei-Arm-Manipulation verwendet, welche durch die Verwendung von neuartigen Methoden des Imitationslernens generiert wurden.

Im Rahmen des Vorhabens D-Rock wird MANTIS als Referenzsystem genutzt, um die modelbasierte Softwareentwicklung an einem komplexen System zu demonstrieren. Zur Demonstration der Effektivität dieses Entwicklungsansatzes wird zum Abschluss eine Aufgabe der DARPA Robotic Challenge mit dem System absolviert.

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zuletzt geändert am 10.01.2017
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