Motorik. Thomas Röfer

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Wolfgang Waldfogel
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1 Motorik Thomas Röfer Robotertypen Roboter mit Rädern Gelenkt, differentiell, synchron, omnidirektional Laufmaschinen Statisch und dynamisch stabil Ein-, zwei-, vier- und sechsbeinig Kognitive Robotik I

Rückblick Service-Robotik Zeitleiste der Robotik Anforderungen Wirtschaftliche Bedeutung 1921 1941 1954 1961 1968 1980

2000 Stückzahlen Klassifikation Beispiele Zukunft Service- Roboter Autonomes Ausführen herkömmlicher Aufgaben

2 Rückblick Service-Robotik Zeitleiste der Robotik Anforderungen Wirtschaftliche Bedeutung Überwachung Reha Roboterbestand 1998 Prognose für Karel Čapek Isaac Asimov Unterwasser Reinigung Prog.Arm Unimation 100,000 Roboter Tanken Medizin Shakey Service-Roboter Haushalt Stückzahlen Klassifikation Beispiele Zukunft Service- Roboter Autonomes Ausführen herkömmlicher Aufgaben Unterstützung bei bei herkömmlichen Aufgaben Autonomes Ausführen neuartiger Aufgaben Unterstützung bei bei neuartigen Aufgaben Reinigung Tanken Medizin Büro Inspektion Entertainment Rehabilitation Betreuung Kognitive Robotik I Motorik 2

3 Robotertypen Kognitive KognitiveRoboter Mobil Mobil Stationär Stationär 2-D 2-D 3-D 3-D Fahren Fahren Laufen Laufen Kognitive Robotik I Motorik 3

4 Roboter mit Rädern Vorteile Antriebsart ist auch sonst weit verbreitet Schnell Schwere Lasten können transportiert werden Steuerung relativ einfach Nachteile Infrastruktur (Wege, Straßen) erforderlich Starke Veränderung der Umwelt In unwegsamen Gegenden nicht einsetzbar Unnatürlich Es gibt kein Lebewesen mit Rädern! Kognitive Robotik I Motorik 4

5 Kognitive Robotik I Motorik 5

6 Vierrad Ungenau Richtig Kognitive Robotik I Motorik 6

7 Modell Modell und Differentialgetriebe α r s α r = s tanα Kognitive Robotik I Motorik 7

8 Modell und Differentialgetriebe Stützräder Kognitive Robotik I Motorik 8

9 Modell Modell und Differentialgetriebe Modell r d v left r d 2 = v right r + d 2 d r = 2 v v right right + v v left left Kognitive Robotik I Motorik 9

10 Kettenantrieb Modell und Different. Modell Kettenantrieb Kognitive Robotik I Motorik 10

11 Synchron-Antrieb Modell und Differentialgetriebe Modell Kettenantrieb Synchron-Antrieb Kognitive Robotik I Motorik 11

12 Synchron-Antrieb Technik Modell und Differentialgetriebe Modell Kettenantrieb Synchron-Antrieb Technik Achse für Aufbau Lenkmotor Antriebsmotor Kognitive Robotik I Motorik 12

13 Omnidirektional Killough-Antrieb Modell und Differentialgetriebe Modell Kettenantrieb Synchron-Antrieb Technik Omnidirektionaler Antrieb Killough Kognitive Robotik I Motorik 13

14 Omnidirektional Killough Modell und Differentialgetriebe Modell Richtungsvektoren F 0 = [-1, 0] F 1 = [1,- 3] / 2 F 2 = [1, 3] / 2 Konstanten Radius der Räder: r Abstand der Räder vom Zentrum: b Kettenantrieb Gewünschte Bewegung Synchron-Antrieb v = [x,y], w Technik Formel Omnidirektionaler Antrieb Killough Modell ω 0 = (v F 0 + b w) / r ω 1 = (v F 1 + b w) / r ω 2 = (v F 2 + b w) / r Kognitive Robotik I Motorik 14

15 Omnidirektional Spezielle Räder Modell und Differentialgetriebe Modell Kettenantrieb Synchron-Antrieb Technik Omnidirektionaler Antrieb Killough Modell Spezielle Räder Kognitive Robotik I Motorik 15

16 Omnidirektional Meccanum-Räder Modell und Differentialgetriebe Modell Kettenantrieb Synchron Antrieb Technik Omnidirektionaler Antrieb Killough Modell Spezielle Räder Mecanum-Räder Kognitive Robotik I Motorik 16

17 Omnidirektional Meccanum-Räder Modell und Differentialgetriebe Modell Kettenantrieb Synchron Antrieb Technik Omnidirektionaler Antrieb Killough Modell Spezielle Räder Mecanum Räder Demonstration Kognitive Robotik I Motorik 17

18 Omnidirektional Meccanum-Räder Modell und Differentialgetriebe Modell Kettenantrieb Synchron Antrieb Technik Omnidirektionaler Antrieb Killough Modell Spezielle Räder Mecanum Räder Demonstration, Beispiele Kognitive Robotik I Motorik 18

19 Kognitive Robotik I Motorik 19 Universität Bremen Omnidirektional Meccanum-Räder Modell und Differentialgetriebe Modell Kettenantrieb Synchron Antrieb Technik Omnidirektionaler Antrieb Killough Modell Spezielle Räder (Acroname Inc.) Mecanum Räder Demonstration, Beispiele, Modell = + + w y x v v v l l l R ω ω ω

Omnidirektional Meccanum-Räder Modell und Differentialgetriebe Modell Kettenantrieb Synchron-Antrieb Technik Omnidirektionaler Antrieb

20 Omnidirektional Meccanum-Räder Modell und Differentialgetriebe Modell Kettenantrieb Synchron-Antrieb Technik Omnidirektionaler Antrieb Killough Modell Spezielle Räder (Acroname Inc.) Mecanum Räder Demonstration, Beispiele, Modell, Anwendung Kognitive Robotik I Motorik 20

21 Redundanter Antrieb Modell und Differentialgetriebe Modell Kettenantrieb Synchron Antrieb Technik Omnidirektionaler Antrieb Killough Modell Spezielle Räder (Acroname Inc.) Mecanum Räder Demonstration, Beispiele, Modell, Anwendung Redundanter Antrieb Kognitive Robotik I Motorik 21

22 Laufmaschinen Vorteile Können sich in unwegsamen Gelände bewegen Gehen, laufen, hüpfen, klettern... Keine Veränderung der Umwelt notwendig Biologisch plausibel Nachteile Kompliziert zu bauen 6-beinige Maschinen haben 18 Gelenke Energieversorgung schwierig Kompliziert zu steuern Für sinnvollen Gang muss die Umgebung genau analysiert werden Für den Transport schwerer Lasten eher ungeeignet Kognitive Robotik I Motorik 22

23 Statisch stabiler Gang - 6-beinig Statisch stabiler Gang Sechsbeiner Kognitive Robotik I Motorik 23

24 Statisch stabiler Gang - 6-beinig Statisch stabiler Gang Sechsbeiner Kognitive Robotik I Motorik 24

25 Statisch stabiler Gang - 4-beinig Statisch stabiler Gang Sechsbeiner VierLING Kognitive Robotik I Motorik 25

26 Dynamisch stabiler Gang - 1-beinig Statisch stabiler Gang Sechsbeiner VierLING Dynamisch stabiler Gang Einbeinige Hüpfmaschine Kognitive Robotik I Motorik 26

27 Dynamisch stabiler Gang - 2-beinig Statisch stabiler Gang Sechsbeiner VierLING Dynamisch stabiler Gang Einbeinige Hüpfmaschine Zweibeinige Laufmaschine Kognitive Robotik I Motorik 27

stabiler Gang Einbeinige Hüpfmaschine Zweibeinige

28 Dynamisch stabiler Gang - 4-beinig Statisch stabiler Gang Sechsbeiner VierLING Dynamisch stabiler Gang Einbeinige Hüpfmaschine Zweibeinige Laufmaschine Vierbeinige Laufmaschine Kognitive Robotik I Motorik 28

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