Beschreibung
In die Robotik fließen Beiträge zahlreicher Wissensgebiete aus Maschinenbau, Elektrotechnik und Informatik ein. In diesem Buch steht die Informationsverarbeitung im Vordergrund: Roboter in einer realen Umwelt sollen gestellte Aufgaben selbständig und korrekt ausführen sowie angemessen auf unvorhergesehene Ereignisse reagieren; dazu ist die Modellierung der realen Einsatzumgebung und eines intelligenten Systemverhaltens sowie kognitive und motorische Fähigkeiten erforderlich. Methoden der Künstlichen Intelligenz werden eingesetzt, um Signale - über Sensoren aus der physikalischen Umwelt gewonnen - zu verarbeiten bzw. zu interpretieren und somit Wirkzusammenhänge zwischen Aktion und Reaktion herzustellen. Das Buch stellt aus Sicht der Informationsverarbeitung Modelle, Steuerungs- und Sensorkonzepte sowie Programmierverfahren vor und weist auf Anwendungsmöglichkeiten und zukünftige Entwicklungen hin. Es wendet sich daher nicht nur an Studenten während der Ausbildung, sondern auch an den Praktiker, der sich mit den neuen Entwicklungen vertraut machen will.
Autorenporträt
Inhaltsangabe1. Einleitung.- 1.1 Beiträge der Informatik zur Robotik.- 1.2 Zukünftige Roboterentwicklung.- 1.3 Einsatz von Robotern in der industriellen Fertigung.- 1.3.1 Roboteranwendung in der Automobilindustrie.- 1.4 Anwendungen von Robotern im Weltraum.- 1.4.1 Struktur der Roboter im Weltraum.- 1.5 Aufbau des Textbuches.- 2. Architektur und Informationsfluß eines Robotersystems.- 2.1 Komponenten eines Robotersystems.- 2.1.1 Mechanische Struktur.- 2.1.2 Roboterkinematik.- 2.1.3 Achsregelung und Antriebe.- 2.1.4 Greifersysteme.- 2.1.5 Sensorik.- 2.1.6 Robotersteuerung.- 2.1.7 Roboterprogrammierung.- 2.1.8 Rechner und Rechnernetze.- 2.2 Informationsverarbeitung in der Robotik.- 2.3 Entwicklung in der Robotik durch die Informationsverarbeitung.- 3. Modellbildung als Basis der Informationsverarbeitung.- 3.1 Unweltmodellierung.- 3.2 Informationsanalyse für das Modell der Roboterzelle.- 3.2.1 Reale Objekte der Roboterzelle.- 3.2.2 Struktur der Roboterzelle.- 3.2.3 Prozeßinformation in einer Roboterzelle.- 3.3 Geometrische Modellierung.- 3.3.1 Anforderungen der Robotik an CAD-Systeme.- 3.3.2 Modelliertechniken.- 3.3.3 Geometriemodelle und Datenstrukturen.- 3.4 Kinematische Modellierung.- 3.4.1 Modell der Roboterkinematik.- 3.4.2 Modell der Effektorkinematik.- 3.4.3 Kinematik der Roboterperipherie.- 3.5 Technologische Modellierung.- 3.6 Semantische Modellierung der Roboterzelle.- 3.6.1 Entity-Relationship-Modell zur semantischen Datenmodellierung.- 3.6.2 Einzelsichten der Roboterzelle.- 3.6.3 Konsolidierung der Sichten zu dem semantischen Weltmodell.- 3.6.4 Der logische Entwurf des Weltmodells.- 3.7 Modellierung von Roboter und Greifer.- 3.7.1 Kinematische Modellierung des Roboters.- 3.7.2 Geometriemodell des Roboters.- 3.7.3 Vollständiges Robotermodell.- 3.7.4 Modellierung eines Dreifinger-Greifers.- 3.8 Funktionale Modellierung.- 3.8.1 Roboteremulation.- 3.8.1.1 Koordinatentransformation.- 3.8.1.2 Bahnplanung.- 3.8.1.3 Diskussion des Roboteremulators.- 3.8.2 Emulation der Effektorsteuerung.- 3.8.3 Emulation der Sensorik.- 3.8.4 Emulation der Peripherie.- 4. Offline-Programmierung auf der Basis des Weltmodells.- 4.1 Einsatz graphischer Robotersimulationssysteme.- 4.1.1 Zellentwurf mit Robotersimulations Systemen.- 4.1.2 Robotersimulationssysteme als Programmierwerkzeug.- 4.1.3 Anwendungsbereiche und Nutzen von Robotersimulationssystemen.- 4.1.4 Struktur von Robotersimulationssystemen.- 4.2 Computergraphik für die Robotik.- 4.2.1 Struktur und Funktionalität von Graphiksystemen.- 4.2.1.1 Graphische Eingabegeräte.- 4.2.1.2 Algorithmen und Darstellungsverfahren.- 4.2.1.3 Programmierung von Graphiksystemen.- 4.2.2 Einsatz der Graphik in der Robotik.- 4.2.2.1 Graphische Modellierung.- 4.2.2.2 Graphische Darstellung.- 4.2.2.3 Graphische Ein-/Ausgabe.- 4.2.3 Ausnutzung der graphischen Simulation für die Robotik.- 4.2.3.1 Optische Kollisionskontrolle.- 4.2.3.2 Bewertung von Bewegungspunkten und Bewegungsbahnen.- 4.2.3.3 Untersuchung von Greifvorgängen und Manipulationen.- 4.2.3.4 Untersuchung des globalen Programmablaufs.- 4.3 Programmierung mit graphischen Simulationssystemen.- 4.3.1 Programmierung mit Robotersprachen.- 4.3.2 Programmierung mit Systemsprachen.- 4.3.3 CAD-orientierte Bewegungsprogrammierung.- 4.3.4 Graphische Roboterprogrammierung.- 4.3.4.1 Graphisches Teachen.- 4.3.4.2 Spezifikation von Bewegungszeilen und Greifoperationen.- 4.3.4.3 Graphische Symbole zur Handhabung von Parametern und Zuständen.- 4.3.4.4 Beispiel zur graphischen Programmierung.- 4.4 Simulation von Roboterprogrammen.- 4.4.1 Ausführung von Roboterprogrammen.- 4.4.2 Evaluation und Test von Roboterprogrammen.- 4.4.2.1 Analytische Kollisionserkennung.- 4.4.2.2 Zustandsgrößenberechnung und analytische Fehleranalyse.- 4.4.3 Protokollierung von Roboterprogrammen.- 4.5 Graphische Robotersimulationssysteme und ihre Bewertung.- 4.5.1 Bewertung graphischer Robotersimulationssysteme.- 5. Sensoren und Sensordatenverarbeitung.- 5.1 Die wichtigsten Sensoren und ihre Klassifikation.-
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