Diplomarbeit von: Antoine Schlechter

Robotergestützte Manipulation deformierbarer linearer Objekte (RODEO):
Analyse und Implementierung von Makrooperationen


Zusammenfassung

Traditionelle industrielle Robotersysteme manipulieren feste Objekte in einer sicher vorgegebenen Umgebung. In diesem Einsatzgebiet können alle Operationen fest programmiert werden, da alle Parameter vorher bekannt sind. Bei deformierbaren linearen Objekten (DLO), wie z.B. Schläuchen, Kabeln, Federn ist dies nicht der Fall. Auch hier ist die Montageumgebung meist fest vorgegeben, aber die Form des Werkstücks ist nicht genau bekannt und sogar veränderlich während der Bewegung durch den Roboter.

Einzelne konkrete Aufgaben auf dem Gebiet der Manipulation deformierbarer linearer Objekte werden zur Zeit durch Speziallösungen bearbeitet. Es fehlt bisher ein universeller Ansatz, eine Art Bibliothek von Robotermanipulationsbefehlen, welche zuverlässig mit deformierbaren linearen Objekten umgehen kann. Eine solche Befehlssammlung müsste zum Beispiel Befehle enthalten, welche ein deformierbares Objekt aufgreifen, es sicher transportieren und an anderen starren oder auch deformierbaren Objekten montieren können.

Man kann solche Operationen unterteilen in Grobbewegungen, welche ein Objekt ohne prinzipielle Veränderung der Gesamtsituation mit aber gewissen Anforderungen an die Bahn (z.B. Beibehaltung von Kontakten zwischen Werkstück und Umwelt, schwingungsarme Bewegung,...) von A nach B bringen, und Feinbewegungen, welche zusätzlich zur Bewegung eine prinzipielle Veränderung der Gesamtsituation herbeiführen (z.B. Werkstück mit einem Hindernis in Kontakt bringen,...).

Das Problem bei der Umsetzung solcher Befehle ist die Unsicherheit über das Verhalten und die Ungenauigkeit der Form eines deformierbaren Objekts während der Manipulation durch einen Roboter. Mit Hilfe von Sensoren versucht man diese prinzipiellen Unsicherheiten und Ungenauigkeiten auszugleichen.

Diese Arbeit beschäftigt sich speziell mit Feinbewegungen, also Bewegungen welche Kontaktzustandsänderungen implizieren. Auf Basis eines Kraft- Momentsensors wird ein wissensbasierter Tastsinn zur Überwachung von Kontaktzustandsübergängen realisiert.