Dr. Axel Schneider erhält Ehrenring des VDI 2011

Doppelter Erfolg für den Bielefelder Wissenschaftler zum Jahreswechsel: Ehrenring des VDI 2011 und verlängerte Förderung für seine Nachwuchsforschergruppe „Mechatronik Biomimetischer Aktuatoren“

Dr. Axel Schneider (39) ist Leiter der Nachwuchsforschergruppe „Mechatronik Biomimetischer Aktuatoren“ an der Universität Bielefeld und Mitglied des Bielefelder Exzellenzclusters für Kognitive Interaktionstechnologie. Die Arbeitsgruppe wurde Anfang 2008 an der Technischen Fakultät der Universität Bielefeld eingerichtet, umfasst aktuell vier Promotionsstudenten. Im Rahmen seines vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten ELAN-Projekts entwickelt Dr. Axel Schneider neurobionisch geregelte, elastische Gelenkantriebe mit muskelähnlichem Verhalten, die sich eng an die biologischen Vorbilder anlehnen und deren Vorteile in Konstruktion und Regelung aufgreifen. Das Funktionsspektrum dieser neuartigen Gelenke für die Robotik reicht von klassischen, unelastischen und hochpräzisen Positionierfähigkeiten bis hin zu dynamisch veränderbarem elastischen Verhalten. Besondere Berücksichtigung finden hierbei biologisch inspirierte Regelungsansätze.

Seine erfolgreiche Arbeit zu diesem zukunftsweisenden Forschungsthema, aufbauend auf seiner Dissertation „Lokale Positive Geschwindigkeitsrückkopplung zur Ansteuerung elastischer Gliedmaßen in geschlossenen kinematischen Ketten“ an der Fakultät für Biologie, wurde nun mit der Verleihung des VDI Ehrenrings 2011 honoriert.

Die hohe wissenschaftliche Qualität der BMBF-Nachwuchsgruppe Mechatronik Biomimetischer Aktuatoren (MBA) unter der Leitung von Dr. Axel Schneider überzeugte auch den ELAN-Projektträger, das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) im Rahmen der Zwischenevaluierung und resultierte Ende 2010 in einer verlängerten Förderung bis 2013 durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung. Das Gesamtfördervolumen beläuft sich damit auf ca. 1,5 Millionen Euro.

Das Ziel der Arbeitsgruppe ist die Entwicklung neuartiger, hochintegrierter Antriebe für Robotik- und Prothetikanwendungen. Als selbstenthaltende Systeme sind Elektronik, Sensoren, Rechner und Steuerung bereits in den Antrieb integriert. Hierbei werden sowohl Antriebe basierend auf Piezomotoren für besonders filigrane Bewegungen als auch Antriebe basierend auf Elektroantrieben für kraftvollere Anwendungen entwickelt.

Neben Standardfähigkeiten wie genauer Positionierung oder Erzeugung einfacher Nachgiebigkeit wird ein besonderes Augenmerk auf die Integration von elastischem Verhalten gelegt, das auf biologischen Muskelmodellen beruht. Alle Antriebsvarianten haben zudem die Fähigkeit, diese „technischen Muskeln“ mit neurobiologischen Regelungsprinzipien anzusteuern. Das Team um Dr. Schneider untersucht dabei auch, welche Tricks die Natur einsetzt, um einerseits hochpräzise und andererseits auch hochdynamische Bewegungen mit ein und derselben Antriebsart – nämlich dem Muskel – zu erzeugen. Da die Antriebe der Nachwuchsgruppe MBA die „Muskelsprache“ verstehen, sind sie besonders gut geeignet, direkt mit Biosignalen angesteuert zu werden. Dieser Aspekt spielt insbesondere bei einem zukünftigen Einsatz in der Prothesenentwicklung eine wichtige Rolle. Gegenwärtig werden die Antriebe als Grundlage für die Entwicklung von planvoll handelnden Laufrobotern innerhalb des Bielefelder Exzellenzclusters CITEC eingesetzt.
 

Der Ehrenring des VDI ist eine Auszeichnung für Ingenieure bis zum vollendeten 40. Lebensjahr, die sich durch ihre weit über das übliche Maß herausragende Arbeit auf technisch-wissenschaftlichem Gebiet ausgezeichnet haben. Ehrung und Vergabe des Rings erfolgen im Rahmen der VDI Vorstandsversammlung 2011. Die Auszeichnung von Herrn Dr. Axel Schneider mit dem VDI Ehrenring erfolgt mit folgender Begründung:

Axel Schneider hat im Zuge seiner Dissertation ein modernes, bionisches Regelungskonzept für mehrbeinige Laufmaschinen entwickelt, das aufgrund seiner dezentralen Auslegung bei einer Vielzahl unterschiedlicher Robotik-Systeme anwendbar ist. Das Konzept überträgt Forschungsergebnisse zur positiven Rückkopplung bei der Gelenkstellungsregelung von Tieren auf technische Systeme und ist damit im echten Wortsinn bionisch. Die Eleganz des von Axel Schneider verwendeten Ansatzes besteht darin, dass praktisch kein Vorwissen über die Geometrie des Manipulators oder Roboters vonnöten ist. Dadurch kann die Regelung vielsegmentierter Körper erleichtert werden, ohne das Redundanzproblem explizit lösen zu müssen. Außerdem wird die Übertragbarkeit und Anpassung an eine neue Körpergeometrie verbessert.