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Fellow-Klasse 2015/16Prof. Dr. Katja Mombaur

Arbeitsvorhaben am Marsilius-Kolleg

Möglichkeiten und Grenzen mathematischer Verkörperungsmodelle

Der Körper eines Menschen bestimmt einen wesentlichen Teil seiner Interaktionen mit der Umwelt, in dem er durch seine Bewegungen in der Welt agiert und durch die Sinne seines Körpers die Welt wahrnimmt. Das Gehirn kontrolliert zwar zentral Bewegungen und steuert die Kognition, ist aber nicht völlig frei, sondern ist zum einen an die Grenzen des Körpers gebunden und zum anderen profitiert es von den Möglichkeiten und der Intelligenz des Körpers.

Das Thema der Verkörperung hat in den letzten Jahren viel Aufmerksamkeit in Philosophie, Psychologie, Kognitions-, Geistes- und Neurowissenschaften erhalten und war schon immer ein zentrales Thema in Biomechanik, Bewegungswissenschaften, Orthopädie und Robotik. Je nach Fachgebiet liegt der Fokus der Forschungen auf der Ausdehnung der Seele und der Intelligenz in den Körper, den mit Ausführung und Wahrnehmung von Bewegungen verbundenen Hirnarealen oder der Rolle der dynamischen Eigenschaften des Körpers.

Ziel des vorliegenden Arbeitsvorhabens ist es, aus Sicht der Mathematik, der Informatik und des Wissenschaftlichen Rechnens durch die Entwicklung von mathematischen Modellen der Verkörperung und ihrer Implementierung auf dem Computer einen wichtigen Beitrag zur Untersuchung der Verkörperung leisten. Im interdisziplinären Dialog mit Kollegen aus den verschiedenen Fachdisziplinen möchte ich die Potentiale und Grenzen derartiger Modelle anhand konkreter Beispiele analysieren und verbessern und für die Fachdisziplinen nutzbar machen.

Porträt Katja Mombaur Fellow 2015/16 Hochkant

FORSCHUNGSGEBIETE

  • Wissenschaftliches Rechnen (Modellierung, Optimierung, Optimale Steuerung, Mechanische Mehrkörpersysteme)
  • Robotik (insbes. Humanoide Roboter, Laufroboter, auch Roboterarme, Schwarmroboter, UAVs)
  • Bewegungsmodellierung in Biomechanik & Medizin (Orthopädie: Prothesen, Orthesen; Exoskelette)
  • Mobilitätsassistenzsysteme
  • Funktionelle elektrische Stimulation
  • Kognitionswissenschaften (Emotionen, Wahrnehmung und Erzeugung von Bewegungen, etc.)
  • Bewegungsmodellierung im Sport
  • Bewegungen in der Kunst

Lebenslauf

  • 1989-1995: Dipl.-Ing. Studium der Luft- und Raumfahrttechnik an den Universitäten Stuttgart und Toulouse
  • 1995-1997: IBM Deutschland, Stuttgart / Böblingen: Technische Vertriebsbeauftragte (Wissenschaftszentrum) und Systemingenieur (Geschäftsbereich Lehre und Forschung
  • 1997-2001: Wissenschaftliche Angestellte am IWR, Universität Heidelberg (AG Prof. H. G. Bock)
  • 2001: Promotion am IWR, Universität Heidelberg
  • 2002-2002: Postdoc im Robotics Lab der Seoul National University, Seoul, Südkorea
  • 2002-2008: Postdoc und Nachwuchsgruppenleiterin am IWR, Universität Heidelberg
  • 2006-2008: Mitglied des Universitätsrats der Universität Heidelberg
  • 2008-2010: Wissenschaftlerin am Forschungszentrum LAAS-CNRS, Toulouse, Bereich Robotik & Künstliche Intelligenz
  • 2010: W3-Professur für Wissenschaftliches Rechnen IWR, Universität Heidelberg: Leitung der Arbeitsgruppe «Optimierung in Robotik & Biomechanik» und des IWR-Robotiklabors (Startprofessur der Exzellenzinitiative)

Ausgewählte Publikationen

Tabelle

M. Felis, K. Mombaur, H. Kadone, A. Berthoz: Modeling and identification of emotional aspects of locomotion, Journal of Computational Science, 4(4), 2013
K. Mombaur, Using optimization to create self-stable human-like running, Robotica, Vol. 27, 2009
K. Mombaur, H. Koch, M. Felis: Model-based optimization for robotics, Journal of the Robotics Society of Japan, Special Issue on "Optimization used in Robotics Research" (eds: Kensuke Harada and Yuichi Tazaki) 32 (6), 2014.
A. Schubert, K. Mombaur, J. Funke: Mathematical Models of Perception and Generation of Art Works by Dynamic Motions, Proceedings of HPSC 2012, LNSC, Springer, 2014
K. Mombaur, A. Truong, J.-P. Laumond: From Human to Humanoid Locomotion - An inverse optimal control approach, Autonomous Robots, 28 (3) 2010.
M. Horn, M. Sreenivasa, K. Mombaur : Optimization model of the predictive head direction for humanoid robots, accepted for IEEE Humanoids 2014.
K. H. Koch, K. Mombaur: ExoOpt - a tool for evaluating exoskeleton designs using model-based optimization, Int'l Workshop for Wearable Robots, Baiona, Spain, 2014.
K. Mombaur: A mathematical study of Sprinting on Artifical Legs, Proceedings of HPSC 2012, LNSC, Springer, 2014
G. Schultz, K. Mombaur: Modeling and Optimal Control of Human-Like Running, IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, Volume 15., No. 5, 2010, published online 2009.
K. Mombaur, T. Stein; Numerical Optimization as a Tool for Sports Science, Science et Motricité, Volume 75, 7 - 18, 2011.

KONTAKT

Prof. dr. Katja Mombaur