Diplomarbeit von: Thorsten W. SCHMIDT

Robotergestützte Manipulation deformierbarer linearer Objekte (RODEO):
Bewegungen in Einzel- und Mehrpunktkontakten


Zusammenfassung

Die Handhabung von deformierbaren eindimensionalen Objekten durch einen Rototer werden in dieser Arbeit untersucht. Wichtig sind dabei die Bewegungen der Objekte, welche in einem Punktkontakt mit Hindernissen in der Umwelt sind. Für Einzelpunktkontakte werden die Bewegungen des DLOs auf Rotationen und Translationen im Kontaktpunkt eingeschränkt. Unter diesen Umständen wird ein Lösungsansatz für das direkte Manipulationsproblem (CP-Move) und das inverse Manipulationsproblem (RT-Move) vorgestellt und ihre Güte miteinander verglichen. RT-Move liefert bessere Ergebnisse als CP-Move. Verglichen werden diese beiden Lösungen durch Experimente, in welchen RT-Move im Gegensatz zu CP-Move fast unabhängig von den verwendeten Materialien ist. Auch können mir RT-Move die Bewegungen wieder so rückgängig gemacht werden, dass sich das DLO wieder in seiner anfänglichen Lage befindet. CP-Move dagegen kann das DLO zerstören, denn es wird bei jeder Bewegung mehr und mehr verformt.

Für Mehrpunktkontakte ist es nötig, dass die Form des DLOs modelliert wird. Aus der modellierten Form des DLOs lässt sich auslesen, wo sich der Effektpunkt (Greifposition des Roboters am DLO) befinden müsste um das DLO in die Form zu bringen, welche durch das verwendete Modell errechnet wurde. Je genauer dieses Modell ist, desto genauer wird die Vorhersage über die Deformation des Objekts auch sein. Ziel ist es nun die Form des DLOs möglichst genau und Zeiteffizient zu berechnen. Zu diesem Zweck werden Splines auf die Tauglichkeit zur Modellierung von DLOs untersucht. Die Experimente für diesen S-Move Algorithmus vergleichen die gewünschte mit der resultierenden Bewegungen. Die gewünschten Bewegungen sind diese, welche sich aus der berechneten Form des DLOs ableiten lassen. Die resultierenden Bewegungen sind diese, welche direkt am DLO (welches in den Experimenten ein Stahllineal ist) gemessen werden.

Bei den hier verwendeten Splines zur Modellierung der Form der DLOs werden Parameter verwendet, um das Verhalten des Modells zu steuern. Diese Parameter steuern die Biegsamkeit und Elastizität der errechneten Form. Es wird also ein Lösungsansatz vorgestellt, mit welchem diese Parameter, welche von dem verwendeten Material für das DLO abhängig sind, bestimmt werden können. Auch wird eine Möglichkeit vorgestellt, mit welcher anhand der Form des DLOs errechnet werden kann, ob ein Kontaktpunkt verloren geht oder, ob er erhalten bleibt.