Prof. Dr. Robert Katzschmann

Forschungsgebiet

Weicher Roboterfische im Ozean

Robert schuf SoFi, einen vollständig integrierten Softroboter, der autonom im Ozean schwimmt und das Verhalten echter Fische erforscht (Katzschmann et al., Science Robotics, ‘18). Der biomimetische weiche Schwanz von SoFi ahmt die Bewegung echter Fische nach, um Meereslebewesen zu beobachten. Vier Publikationen zu SoFi (Katzschmann et al. '16/'16/'18; Marchese et al. '15) führten zu eingeladenen Vorträgen bei den TechCrunch Sessions '17, RoboSoft '19, SciFoo '22, NCCR Bioinspired Materialien '22 und TED '22. Über die Arbeit wurde in den NY Times, dem Wall Street Journal, National Geographic, BBC etc. berichtet.

Robert schlug die rechnerische Co-Optimierung des Designs und der Steuerung von SoFi vor. Sein Team entwickelte eine schnell differenzierbare Methode zum Co-Design der Geometrie und Steuerung eines weichen Roboters (Ma et al., SIGGRAPH, '21). Der differenzierbare Ansatz ermöglicht es Forschern, die Material- und Regelparameter ihrer weichen Roboterdesigns automatisch zu optimieren (Zhang et al. IROS ’22, Gravert et al. IROS ’22). Die Kopplung von schnellen Deep-Learning-Fluidmodellen mit Kontinuumsfestkörpermechanik optimiert die Steuerung von weichen Roboterfischen (Nava et al. ICML ‘22). Die Arbeit führte zu einem eingeladenen Vortrag bei RoboSoft ’22.

Propriozeptive weiche Roboterhände

Robert erstellt dynamisch steuerbare weiche Manipulatoren, die trotz ihrer großen Freiheitsgrade Objekte greifen können (Katzschmann et al., Soft Robotics, ‘15). Er war Mitentwickler der Printable-Hydraulics-Methode, die funktionale hydraulische weiche Robotergreifer in Einzeldrucken herstellt (MacCurdy et al., ICRA, ‘16). Er erschuff eine gegossene weiche Hand mit integrierten Sensoren, die Objekte nur anhand ihrer internen Messungen erfassen und identifizieren konnte (Homberg et al, Autonomous Robots, ‘18). Anschließend demonstrierte er die erste propriozeptive Objektmanipulation mit einer vollständig bedruckten weichen Roboterhand (Truby et al., RoboSoft, ‘19, Best Paper Award). Seine Arbeiten zu weichen Roboterhänden führten zu fünf Veröffentlichungen und zu Vorträgen bei IROS ’15, ICRA ’16, GRC Robotics ’20 und ICRA ’21. BBC, Scientific American, Popular Science usw. schrieben über diese Arbeit. Bei Amazon entwickelte Robert weiche Sauggreifer („Robin“), die bereits Millionen von Paketen sortiert haben (Patent US10913165B1, ‘19).

Dynamische Steuerung von weichen Robotern

Robert schuf weiche Roboterarme und Steueralgorithmen, die schnelle kontrollierte Bewegungen ermöglichten (Katzschmann et al., Robosoft, ‘19). Er konzipierte ein Dynamikmodell, dass die Anwendung von Regelungstechniken, die für starre Roboter entwickelt wurden, auf die dynamische Steuerung von weichen Robotern ermöglichte (Della Santina et al., IJRR, ‘20). Vier Veröffentlichungen führten zu eingeladenen Vorträgen bei RoboSoft ’18/’19, einem Workshop bei IROS ’18 und einer Sonderausgabe bei IJRR.

Er konzipierte den ersten propriozeptiven weichen Arm, der seinen Zustand mit kapazitiven Flexsensoren und einem schnellen dynamischen Modell schätzt; Soft-Roboter können sich jetzt in visuell verdeckten Umgebungen bewegen, die exterozeptive Messungen nicht zulassen (Toshimitsu et al., IROS, ‘21). Anschließend konzipierte er eine dynamische Steuerung, die es weichen Roboterarmen ermöglicht, eine Vielzahl von realen Aufgaben wie das Greifen, Werfen von Objekten, Zeichnen oder das Vermeiden von Hindernissen auszuführen (Fischer et al., AIS, ‘22). Innerhalb von zwei Jahren hat seine Gruppe sechs Mal zu diesem Thema veröffentlicht und einen RoboSoft ’22-Workshop mitorganisiert. Infolgedessen wurde Robert zu Vorträgen (Hamlyn Symposium ’21, NCCR Bio-Inspired Materials ’22), Keynotes (ICCAR ’22 und ICAARS ’22) und fortgeschrittenen Ph.D. Schulen (SMART Winter School ’21, Deformation in Robotics ’22) eingeladen.