On the Design and Development of Musculoskeletal Bipedal Robots

Bio-inspired musculoskeletal bipedal robots with tendon driven series elastic actuation including biarticular structures have the potential to outperform rigidly actuated robots. But the design, the control and the tuning of these bio-inspired robots are more complex than for their rigidly actuated counterparts. In this thesis new approaches to solving the problems arising from the bio-inspired design of robots are proposed and evaluated using a prototype series of musculoskeletal bipedal robots developed in the BioBiped project. This includes a systematic approach to tuning of hardware and software parameters in a hardware-in-the-loop optimization process with increased efficiency through the use of expert knowledge.

Biologisch inspirierte muskuloskeletale zweibeinige Roboter mit über Sehnen angetriebenen seriell-elastischen Aktoren und biartikulären Strukturen haben potentiell eine höhere Leistung als steif angetriebene Roboter. Aber das Design, die Regelung und die Auslegung dieser biologisch inspirierten Roboter sind komplexer als bei ihren steif angetriebenen Gegenstücken. In dieser Arbeit werden neue Lösungsansätze für die hierbei auftretenden Probleme vorgestellt und auf einer Reihe von zweibeinigen muskuloskeletalen Roboter-Prototypen aus dem BioBiped Projekt evaluiert. Unter anderem ein systematischer Ansatz zur Auslegung und Einstellung von Hardware- und Softwareparametern in einem hardware-in-the-loop Optimierungsprozess mit erhöhter Effizienz durch den Einsatz von Expertenwissen.