Differenzierung von Robotern in Industrie und Service - Probleme der Robotik bei mobilen Systemen -

Ähnliche Dokumente
Anwendung 2 - Ausarbeitung. Christoph Schmiedecke Differenzierung von Robotern in Industrie und Service - Probleme der Robotik bei mobilen Systemen

AW 1 - Vortrag. Simulationsmodell für visuell geführte Roboter. von Bernd Pohlmann. Betreuender: Prof. Dr. Andreas Meisel

Entwicklung einer allgemeinen dynamischen inversen Kinematik

1 EINFÜHRUNG Interdisziplinäre Wissenschaft Definition des Roboters... 16

2D, 3D Kameratechnik in der Robotik. Jan Fischer

Kartenerstellung und Navigation

Institut für Prozessrechentechnik, Automation und Robotik Bericht zum OpenLab am

Integration eines pneumatischen Roboters in die Robotics API

servicerobotik Autonome Mobile Serviceroboter

Positionsbestimmung in Gebäuden

Interaktion mit ubiquitären Umgebungen

Inverse Kinematik am Robotersimulationsprogramm

Entwicklung und experimentelle Erprobung von perzeptorisch geregelten Grundgeschicklichkeiten humanoider Roboter

Entwicklung eines Location Tracking Systems. Edyta Kutak

Lernfähige Roboter. die Zukunft der Servicerobotik. Prof. Dr. Wolfgang Ertel Hochschule Ravensburg-Weingarten

Entwicklung und experimentelle Erprobung von perzeptorisch geregelten Grundgeschicklichkeiten humanoider Roboter

Prof. J. Zhang Universität Hamburg. AB Technische Aspekte Multimodaler Systeme. 16. Dezember 2003

Aw1 - Vortrag "3D-Objekterkennung im Kontext eines Assistenzroboters"

Strukturvariable Regelung eines humanoiden Roboterarmes mit bildgebenden und Kraft-Momenten-Sensoren. Bodmar Diestel-Feddersen, Giulio Milighetti

Modellbasiertes Suchen von Objekten

Autonome Mobile Serviceroboter. Investition in Ihre Zukunft

School of Engineering Institut für Mechatronische Systeme (IMS)

Lokalisierung. von Matthias Heine, Norbert Müller, Silvia Schreier, Oliver Zöllner

Kapitel 7 Objekterkennung

ERKENNUNG UND MANIPULATION VON OBJEKTEN IM EINZELHANDEL UND LOGISTIK

Einführung in die Robotik. Jianwei Zhang

Inhalt. 1 Maschinennaher Materialluss im Industriebetrieb 13

Gliederung. Gliederung (cont.) Klassifikation der Regelung von Roboterarmen

Einführung in die Mobile Robotik

Einsatz von Tiefenkameras zur Mensch/Roboter-Überwachung

Trainingssysteme für die Robotik. Mit den Schulungsrobotern auf leichte und verständliche Weise komplexe Themen der Robotik vermitteln

B.-Eng. Michael Uschold Urs Ittemann. OTH mind BMBF Verbundprojekt

Bewegungsplanung für den vierbeinigen Roboter AMEE. Björn Bettzüche

Visual Servoing using Mutual Information

Navigation anhand natürlicher Landmarken mit Hilfe der Scale Invariant Feature Transform. Thorsten Jost INF-M2 AW1 Sommersemester

Ausarbeitung AW2. Felix Kolbe Indoor-Navigation eines autonomen mobilen Service-Roboters : Vorstellung vergleichbarer Projekte

Steuerung serieller Manipulatoren

H&S Robots Mietobjekte Thema - Roboter

Proseminar Künstliche Intelligenz: Wahrnehmung

Rolland. Niels Schütte Hristo Gurdzhanov. 1 Vorstellung 2 Gliederung 3 Forschung 4 Rolland 1 5 Rolland 2. 6 Obstacle Map 7 Rolland 3 8 Projekte

Programmierung mit LEGO MINDSTORMS NXT. Begrüßung und Organisatorisches

ECHTZEITINFORMATIONEN IN SICHERHEITSKRITISCHEN GIS- ANWENDUNGEN

Aufbau und Kalibrierung einer redundant angetriebenen Parallelkinematik

Prüfung WS 2006/07. Robotik

LabVIEW Erfahrungen aus der

Autonome Roboter. Von Matthias Hauth Seminar Moderne Robotik

Wie die Bionik der Robotik hilft

Prof. J. Zhang Universität Hamburg. AB Technische Aspekte Multimodaler Systeme. 6. Januar 2005

Praktikum und Projektarbeit in Kooperation mit der documedias GmbH. von Jan Hendrik Sarstedt IMIT im 6. Semester an der Universität Hildesheim

Alltagstaugliche Objekterkennung

Untersuchungen zur flexiblen Steuerung von Service-Robotern

Roboter- und Automatisierungstechnik Teil 6: Robotik

Aus der Fabrik in den Gartenbau Chancen und Herausforderungen

HAW Hamburg Anwendung 1 - Vortrag Andrej Rull

Roboterarten, Niveaustufe 1

Geschichte. Automatische Theater und Musik. Leonardo da Vinci zeichnete Androiden. von Heron von Alexandria. Beeinflusst von Al-Dschazari

Entwicklung einer robusten Methode zur Berechnung von Stereokorrespondenzen

Autonomous Systems Lab Zürich

Autonome Roboter. Übersicht. Fakultät Informatik Masterstudiengang Informatik

3D Umfeldrekonstruktion über Structure from Motion

Roboterarten, Niveaustufe 1

Ein Datenmodell zur Beschreibung der Fähigkeiten heterogener Robotersysteme

HAW Hamburg Anwendung 2 - Vortrag Andrej Rull

Anwendungsbezogenes Tracking

Mobile und flexible Warenflussanalyse im Lager mit aktiven RFID Tags

Probleme der Navigation von Rehabilitationsroboter: Intelligenter Rollstuhl

Endvortrag Echtzeitsystem Projektseminar

RatSLAM. Torben Becker. 24. Mai HAW Hamburg

Bahnplanung am stationären Hindernis

WS2013: Aktuelle Themen der Robotik

IDENTIFIKATION DYNAMISCHER ROBOTERPARAMETER

Uberblick 1. Problemstellung 2. Kongurationsraum 3. Bewegungsplanung fur einen Punktroboter 4. Minkowski Summen 5. Pseudo-Scheiben 6. Bewegungsplanung

Einführung in die Robotik. Jianwei Zhang

Wegweisende Roboter für zukunftsweisende Forschung. Wir stellen vor: KINOVA Gen3 Ultraleicht Roboter. kinovarobotics.com 1

MI.2 Informatik und Robotik. Forscherheft Robotik. Name: Klasse:

Mobiles Robotersystem als Bindeglied der smarten Produktion mav Innovationsforum Alexander Braun

Capturing Reality Hoch aufgelöste statische und dynamische Kartierung für hochautomatisiertes Fahren.

kepler robotik unser Weg

Cell Decomposition & Potential Field

"Mixed Reality" kann der Computer zum echten Helfer werden?

Annährungssensoren. Induktive Sensoren. Kapazitive Sensoren. Ultraschall-Sensoren. Optische Anährungssensoren

Service-Robotik Herausforderungen und Trends. Prof. Dr. Frank Kirchner Universität Bremen, DFKI Robotik Labor Bremen Robert-Hooke-Str.

Eingabegeräte. für Virtuelle Präsenz. Mark Poguntke 1 / 24. Proseminar Virtuelle Präsenz SS 2005 Universität Ulm

Probabilistische Methoden für die Roboter-Navigation am Beispiel eines autonomen Shopping- Assistenten. Von Christof Schröter

Echtzeitortungssysteme

Visuelle Information zur robusten Zuordnung von Landmarken für die Navigation mobiler Roboter

Neues Verfahren zur Roboterzielführung ohne Kalibrierung

Projektgruppe DynOLog. Informatik 7 & 12 sowie IRPA und IML Frank Weichert. Pascal Libuschewski. Adrian Schyja. Andreas Kamagaew

Einführung in die Robotik. Jianwei Zhang

Scene Reconstruction with Multiple View Geometry

Humanoide Roboter. Shuji Kajita. Theorie und Technik des Künstlichen Menschen AKA. Herausgeber

Machine Vision einfach zugänglich gemacht für jede Anwendung von 2D bis 6D

Materialflusssystemen

Entwicklung eines mobilen Roboters für die automatisierte Instandhaltung von Materialflusssystemen

WAS IST DRAG&BOT? Ihre Vorteile. drag&bot ist eine Software zur einfachen, graphischen Inbetriebnahme und Programmierung von Roboterlösungen.

Transkript:

Differenzierung von Robotern in Industrie und Service - Probleme der Robotik bei mobilen Systemen - Christoph Schmiedecke Studiendepartment Informatik Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg 16. Juni 2010

Inhaltsverzeichnis Rückblick auf AW1 Roboterarten und ihre Aufgabenbereiche Allgemein nach Aufbau und Bewegungsraum Industrieroboter Serviceroboter Probleme Allgemein definierte Aufgabenstellungen und Anforderungen Abgeleitete Problemstellungen Mögliche Lösungsansätze Ausblick 1

Rückblick auf AW1 Aufbau eines Roboterarms, wesentliche Bestandteile etc. Verschiedene Koordinatensysteme und Koordinatentransformationen Denavit-Hartenberg Notation Kinematik und Inverse-Kinematik 2

Inhaltsverzeichnis Rückblick auf AW1 Roboterarten und ihre Aufgabenbereiche Allgemein nach ihrem mechanischen Aufbau und Bewegungsraum Industrieroboter Serviceroboter Probleme Allgemein definierte Aufgabenstellungen und Anforderungen Abgeleitete Problemstellungen Mögliche Lösungsansätze Ausblick 3

Roboterarten und ihre Aufgabenbereiche Allgemein nach ihrem mechanischen Aufbau und Bewegungsraum SCARA / Schwenkarm Roboter Portal / Linear Roboter Zylindrisch Sphärisch Knickarmroboter; häufig 6 DOF oder mehr Mobile Plattformen und Roboter 4

Roboterarten und ihre Aufgabenbereiche Industrie Aufgabe SCARA Pick and Place Portal Lastentransport (z.b. Hebearbeiten im Hafen) Zylindrisch CDs in Presse legen und herausnehmen Sphärisch Lackierarbeiten Knickarmroboter komplexe Aufgaben (z.b. Bahnschweißen) Mobile Plattformen Lagerhallen (z.b. autonome Gabelstapler) Service Knickarmroboter Hole einen Gegenstand Humanoid (spezielle mobile Robotervariante) Unterstützung des Menschen, höhere Akzeptanz 5

Inhaltsverzeichnis Rückblick auf AW1 Roboterarten und ihre Aufgabenbereiche Allgemein nach ihrem mechanischen Aufbau und Bewegungsraum Industrieroboter Serviceroboter Probleme Allgemein definierte Aufgabenstellungen und Anforderungen Abgeleitete Problemstellungen Mögliche Lösungsansätze Ausblick 6

Roboterarten und ihre Aufgabenbereiche Problemerfassung Mobilität verändert so ziemlich alles Keine traditionelle Nullposition mehr Steuerung muss sich dynamisch auf ihre Umgebung einstellen Verhalten im Fehlerfall -> Einfluss auf die Umgebung Verhalten in unvorhergesehenen Situationen Handhabung der Dynamik -> Aktoren- und Plattformbewegung Interpretation von Sensoren / Ausgleich von Sensorfehlern 7

Probleme Allgemein definierte Aufgabenstellungen und Anforderungen Pick and Place Bin-Picking / Griff in die Kiste Kidnapped-Robot Fish-Catching 8

Pick and Place Erkenntnisse 9 Teached Statische Aufgabe Statische Umgebung Teached mit Sensorkorrektur Statische Aufgabe Semistatische Umgebung Dynamische Bahnverfolgung Dynamische Aufgaben Auswahl des Verfahrens nach Art der Aufgabe Im Service eigentlich nur dynamische Verfahren einsetzbar Notwendigkeit einer Inversen-Kinematik zur Armsteuerung

Bin-Picking / Griff in die Kiste Statische Aufgabe Semistatische Umgebung Objekte können verrutschen Objekte nur Teilweise sichtbar Objekte liegen in unterschiedlicher Höhe Erkenntnisse Ansatz Teached mit Sensorkorrektur Kombination von Sensoren -> Sensorinterpretation Erkennung einzelner Objekte -> Objekterkennung Wo liegen die Objekte -> Positionsbestimmung Wie muss ich Greifen -> Orientierungsbestimmung In welcher Reihenfolge muss gegriffen werden -> Greif-Algorithmus entwickeln 10

Kidnapped-Robot Dynamische Aufgaben Dynamische Bewegungen Dynamische Umgebung Plötzliche Positionsänderung des Roboters Erkenntnisse Wie muss ich mich Bewegen -> Wegfindung Wo bin ich gerade -> Position wiederfinden Wie sieht meine Umgebung aus -> Umgebungskarte 11

Fish-Catching Dynamische Aufgaben Hochmobile Umgebung Möglicher Umgang mit mehreren Objekten Erkenntnisse Wie bewegt sich das Zielobjekt -> Bewegungsabschätzung (Markov- Verfahren) Wie muss ich ggf. meine Bewegung anpassen -> Bewegungsstrategien für Arm und Plattform Planen zukünftiger Aktionen 12

Probleme Abgeleitete Problemstellungen Abgeleitete Problemstellungen Positionsbestimmung / Selbstlokalisierung (SLAM) Mapping Problematik Bewegungsplanung / Roboterfahrt Objektannäherung im Groben - Roboterfahrt Objektannäherung im Feinen - Armbewegung Auffinden von Gegenständen Kollisionskontrolle Sensoren, Kameras Kommunikation im Roboterverbund Kommunikation Koordination 13

Probleme Mögliche Lösungsansätze 14 Positionsbestimmung / Selbstlokalisierung Infrarot IR-Sender am Gerät IR-Empfänger am Gerät Ultraschall Active Bat Kamera (Marken, Barcodes, IR-LEDs, Natürliche Raummerkmale) Funk Kamera im Raum Kamera am Gerät (Bsp. Projekt 7. Stock; 1. Marken (Nico Manske) und 2. natürliche Raummerkmale (Dirk Jacobi)) Sender am Gerät (Bsp. Ubisense Projekt im 11. Stock) WLAN GPS / Galileo

Probleme Mögliche Lösungsansätze Mapping Problematik Monokamera, Natürliche Raummerkmale mit SIFT Stereokamera mit Triangulation und Disparitäten Time of Flight (Laser- oder LED-Kamera) 15

Probleme Mögliche Lösungsansätze Bewegungsplanung im Groben Roboterfahrt Cell Decomposition Sceletonization Method Sichtbarkeitsgraph Voronoidiagramm Straßenkarten 16

Probleme Mögliche Lösungsansätze Bewegungsplanung im Feinen Armbewegung Open-Loop Look then Move Einmalige Bildaufnahme Bewegung in einem Schritt Closed-Loop Look and Move Regelmäßige Bildaufnahme und Auswertung Bewegung in mehrere Schritten Visual Servoing (Bsp. Projekt 7. Stock (Benjamin Wagner)) 17

Probleme Mögliche Lösungsansätze Auffinden von Gegenständen Kamerabasiert SIFT (Bsp. Projekt 7. Stock (Carsten Fries)) Koordinaten aus Umgebung erhalten (z.b. zentrale Wohnungssteuerung) Verschiedene Ansätze aus Bin-Picking-Lösungen Vergleiche Lösungsansätze aus dem Bereich Selbstlokalisierung unter Manipulation der Umgebung / Gegenstände 18

Inhaltsverzeichnis Rückblick auf AW1 Roboterarten und ihre Aufgabenbereiche Allgemein nach ihrem mechanischen Aufbau und Bewegungsraum Industrieroboter Serviceroboter Probleme Allgemein definierte Aufgabenstellungen und Anforderungen Abgeleitete Problemstellungen Mögliche Lösungsansätze Ausblick 19

Ausblick Aufgaben für den Roboter im 7. OG Selbstlokalisierung / Mapping Felix Objektauffindung Carsten Armsteuerung Allgemein / Kinematik Christoph Bewegungsplanung im Groben, Bewegungsplanung im Feinen, Kollisionskontrolle -? Arbeit im Roboterverbund wird vorläufig nicht betrachtet 20

Quellen B. Siciliano, O. Khatib, Springer Handbook of Robotics, 2008 R.Lange, P.Seitz, R. Schwarte, Time-of-flight Entfernungskamera in CMOS/ CCD-Technik mit pixelintegrierten Lock-in Verstärkern, 1999 Benjamin Wagner (HAW Hamburg), Visuelle Regelung für einen Roboterarm, 2009 Nico Manske (HAW Hamburg), Kamerabasierte Präzisionsnavigation mobiler Systeme im Indoor-Bereich, 2008 Dirk Jacobi (HAW Hamburg), Identifikation und räumliche Lokalisierung skalierungsinvarianter Merkmale für die visuelle Navigation, 2009 Verena Hamburger (Universität Kaiserslautern), Robotik Prof. Dr.-Ing Klaus Dieter Rupp (BA-Heidenheim), Roboter und Handhabungssysteme

Quellen Bilder: http://www.metralabs.com/, http://news.3yen.com/wp-content/images/goldfish_bot_sm.jpg, http://images.pennnet.com/articles/vsd/thm/th_0706vsd_profile01.jpg, http://cache-01.gawkerassets.com/assets/images/ 12/2009/10/340x_Weirdo_Fish_Robots_2.jpg, http://de.wikipedia.org/w/index.php? title=datei:tof_kamera_boxen.jpg&filetimestamp=20081030154734, http://img.directindustry.de/images_di/photo-g/pick-and-placeverpackungsroboter-400701.jpg, http://www.ah-automation.se/images/ah_automation_binpicking plockni_109.jpg, http://www.crunchgear.com/wp-content/uploads/2009/04/tweenbot.jpg, Web: http://www.ubisense.de