Kollisionsfreie Bahnen für Industrieroboter

Dieses Buch, eine überarbeitete Fassung der Karlsruher Dissertation des Verfassers im Fachgebiet Informatik, stellt ein grundlegend neues Verfahren zur Planung kollisionsfreier Bahnen für Industrieroboter vor. Ein Großteil der Bewegungen von Robotern sind Grobbewegungen ohne Sensorinteraktion, z.B. zum Transfer von Teilen aus einer Lage in die andere (pick and place). Daher ist eine wichtige Funktion eines Planungssystems die Befähigung zur Planung kollisionsfreier Bahnen zwischen Hindernissen im Arbeitsraum. Das von Hörmann entwickelte Verfahren wird detailliert und teilweise mathematisch formal dargestellt. Darüber hinaus werden die Zusammenhänge mit anderen geometrischen Planungsverfahren wie Greifplanung und Feinbewegungsplanung aufgezeigt. Das Buch richtet sich in erster Linie an Experten in Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet der Robotik und geometrischer Planung sowie an fortgeschrittene Studenten auf diesem Gebiet.

Klappentext

Dieses Buch, eine überarbeitete Fassung der Karlsruher Dissertation des Verfassers im Fachgebiet Informatik, stellt ein grundlegend neues Verfahren zur Planung kollisionsfreier Bahnen für Industrieroboter vor. Ein Großteil der Bewegungen von Robotern sind Grobbewegungen ohne Sensorinteraktion, z.B. zum Transfer von Teilen aus einer Lage in die andere (pick and place). Daher ist eine wichtige Funktion eines Planungssystems die Befähigung zur Planung kollisionsfreier Bahnen zwischen Hindernissen im Arbeitsraum. Das von Hörmann entwickelte Verfahren wird detailliert und teilweise mathematisch formal dargestellt. Darüber hinaus werden die Zusammenhänge mit anderen geometrischen Planungsverfahren wie Greifplanung und Feinbewegungsplanung aufgezeigt. Das Buch richtet sich in erster Linie an Experten in Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet der Robotik und geometrischer Planung sowie an fortgeschrittene Studenten auf diesem Gebiet.

Inhalt

1. Einführung.- 1.1 Problemstellung und Abgrenzung.- 1.2 Stand der Forschung.- 1.3 Überblick über das Verfahren.- 2. Grundlagen.- 2.1 Modell der Hindernisse.- 2.2 Modell des Roboters.- 2.3 Kinematische Mehrdeutigkeiten des Roboters.- 3. Vorverarbeitung des Kubusraums.- 3.1 Definition des Kubusraums.- 3.2 Abbildung der Hindernisse in den Kubusraum.- 3.3 Abbildung des Roboterarbeitsraums in den Kubusraum.- 4. Berechnung der vierdimensionalen Konfigurationsraumhindernisse des Oberarms.- 4.1 Berechnung der ?1-Kollisionsintervalle.- 4.2 Aufteilung der ?1-Kollisionsintervalle.- 4.3 Berechnung der ?2-Kollisionsintervalle.- 4.4 Abbildung in den Kubusraum.- 5. Berechnung der vierdimensionalen Konfigurationsraumhindernisse des Unterarms.- 5.1 Untersuchung der Grenzkontakte.- 5.2 Untersuchung der Innenkontakte.- 5.3 Berechnung der Hindernisflächen.- 6. Wegsuche im siebendimensionalen Konfigurationsraum.- 6.1 Berechnung der Raumbelegung.- 6.2 Heuristische Suche.- 6.3 Kinematische Untersuchung.- 6.4 Wechseln zwischen kinematischen Zuständen.- 7. Komplexitätsanalyse.- 7.1 Berechnung des maximalen Aufwands.- 7.2 Berechnung des mittleren Aufwands.- 7.3 Vergleich mit herkömmlichen Verfahren.- 8. Diskussion.- Anhang : Häufig verwendete Funktionen und Operatoren.