Eine entwickelte Plattform untersucht Verfahren zur schnellen Abstands- und Kollisionsberechnung beim Einsatz in Anwendungen der Robotik. Insbesondere liegt der Schwerpunkt in der Berücksichtigung gegebener kinematischer Strukturen, den geometrischen Randbedingungen (umfangreiche CAD-Modelle, geforderte Genauigkeit), den zeitlichen Randbedingungen (z.B Kollisionserkennung im der Robotersteuerung) und der Problematik des Abgleichs zwischen Modell und Realität. Präsentiert wird der bisherige Stand der Forschung von Abstands- und Kollisionssystemen. Dabei wird mehrere existierende Verfahren kurz erläutert und anhand ihrer Merkmale entsprechend eingeordnet. Die Unzulänglichkeiten bestehender Systeme hinsichtlich der Randbedingungen in der Industrierobotik machen eine andere, neue Vorgehensweise bei der Abstands- und Kollisionsberechnimg erforderlich. Diese speziellen Anforderungen sind dargestellt. Für die Lösung der Aufgabenstellung wird zunächst ein geeignetes Verfahren gewählt und die Architektur für das Kollisionserkennungssystem konzipiert. Diese trennt die kinematischen von den geometrischen Daten und führt zu einer optimierten Darstellung der geometrischen Daten. Die Schnittstellenfunktionen wird so definiert, dass das System in industriellen, bzw. wissenschaftlichen Roboterzellen angewendet werden kann. Die Einflussparameter der Kollisionserkennung werden erkannt und beschrieben. Diese Parameter helfen, CAD-Daten von Roboterzellen zu optimieren und untereinander zu vergleichen. Für den Einsatz in einer realen Umgebung werden die Parameter "Mindestfreiraum zwischen Objekten" und "Ungenauigkeit der Szene'' als wichtigste Parameter erkannt. Es werden unterschiedliche Optimierungsansätze anhand einer realen Produktionszelle der Industrie erläutert. Dabei wird insbesondere darauf geachtet, dass bei der Vereinfachung der 3D-Modelle ilire Ausdehnung nicht verkleinert wurde, wie es typischerweise bei heutigen Ansätzen des Level-of-Detail der Fall ist. Unter anderem werden konvexe Hüllen zur Abstands- und Kollisionserkennung verwendet, da hierfür effiziente Berecluumgsverfahren existieren. Um diese bei beliebigen Objekten einsetzen zu können, wird ein Vorfahren zur konvexen Zerlegung vorgestellt. Unterschiedliche Hüllobjektkombinationen werden untersucht, um die optimale Kombination für Kollisions- und Abstandsberechnungen zu identifizieren. Beim Einsatz in der industriellen Produktionszeit wird oft eine Sicheheitszone definiert, die ein Roboter nicht fahren darf. Ein neuartiges Verfahren zur flexiblen und konfigurierbaren Vergrößerung von 3D-Modellen wurde entwickelt. Dieser Ansatz ermöglicht es, die schnelle Kollisionserkennung zu verwenden, anstatt die rechenzeitaufwendigere Abstandsberechnung.
Abstandsberechnung und Kollisionserkennung für mehrere Kinematiken in der virtuellen Welt
Robotik und Automation ; 1-124
2012
124 Seiten, Bilder, Tabellen, 114 Quellen
Hochschulschrift
Deutsch
Echtzeitfähige Kollisionserkennung für Virtual Reality Anwendungen
Tema Archiv | 1999
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