Modellbasierte Regelung von Flugrobotern für robuste physikalische Interaktion unter Windeinfluss Das Hauptziel dieser Arbeit ist es, die Lücke zwischen Trajektorienverfolgung und Interaktionsregelung für Flugroboter zu schließen, um eine möglichst exakte physikalische Interaktion sogar unter Windeinfluss zu ermöglichen. Von zentraler Bedeutung ist es, dass die Roboter Störungen, Interaktionen und Fehler, die auf sie einwirken, erkennen können und zielgerichtet auf diese reagieren. Konkret wird dies dadurch erreicht, dass extern auf den Roboter einwirkende Kraftwinder (Kraft und Drehmoment), modellbasiert gefolgert wird und zwischen den kausalen Ursachen Wind, Interaktionen und Kollisionen diskriminiert (unterschieden) wird. Dieses grundsätzliche Ziel wirft folgende Forschungsfragen auf. Erstens, ist eine simultane Schätzung und Unterscheidung zwischen externen Kraftwinderkomponenten für die Nutzung in der Regelung kontinuierlich und in Echtzeit möglich? Zweitens, was sind geeignete effektive Regelungsmethoden für die Interaktion und Trajektorienverfolgung unter bestimmten Windbedingungen und physikalischer Interaktion? Drittens: wie können unerwartete Fehler, wie Kollisionen mit der Umwelt, effizient und effektiv erkannt und behandelt werden? Im Rahmen der ersten Frage kann eine vierte Frage gestellt werden: Ist es grundsätzlich möglich, eine vom externen Kraftwinder unabhängige Messung bzw. Schätzung der Windgeschwindigkeit zu erhalten? In dieser Arbeit werden modellbasierte Methoden angewendet, um spezifische Antworten auf diese Fragen zu finden. Dies erfordert sowohl ein gutes Dynamikmodell des Roboters sowie genau identifizierte Parameter. Daher wird ein in dieser Güte bisher unerreichtes neues systematisches Parameteridentifizierungsverfahren für Flugroboter entwickelt und angewendet. Ferner werden etablierte Methoden aus der Robotik zu Schätzung des externen Kraftwinders für Flugroboter geeignet erweitert, ohne dass externe Geschwindigkeitsmessungen erforderlich sind. Basierend auf der Schätzung des externen Kraftwinders werden Methoden der Interaktionsregelung (Impedanz-und Admittanzregelung) auf Flugroboter erweitert und ein gründlicher Stabilitätsbeweis gegeben. Die Schätzung wird auch in einem geometrischen Trajektorienverfolgungsregler angewendet, um externe Störungen zu kompensieren, um so den Schleppfehler unter Windeinfluss zu minimieren, ohne Notwendigkeit eines Integralterms. Die genannten Regler werden zu einem neuartigen Impedanzregler kombiniert. Ferner wird die Kollisionserkennung auf fliegende Roboter erweitert, wodurch eine Reflexreaktion zur Erhöhung der Sicherheit dieser autonomen Roboter erreicht wurde. Um aerodynamische Modelle zur Windgschätzung zu identifizieren und vergleichen, wurden Flugversuche in einem dreidimensionalen Windkanal mit einem Hexacopter durchgeführt. Es wird gezeigt, dass eine gute Modellgüte bereits mit relativ einfachen linearen Regressionsmodellen erhalten werden kann. Ferner wird das Propeller-Aerodynamikmodell verwendet, um aus verfügbaren Motorleistungsmesswer...