Im vorliegenden Beitrag wird ein neuartiges Steuerungskonzept für einen vierrädrigen, mobilen Roboter mit Allradlenkung vorgestellt. Der mobile Roboter ist hierbei als Anwendungsbeispiel zu verstehen. Das Steuerungskonzept eignet sich grundsätzlich für alle Anwendungen bei denen hohe Robustheit und gute Dynamik gefordert ist. Die zentrale Charakteristik dieses Steuerungskonzepts ist die Realisierung als Sensor/Aktor-Netzwerk. Dieses heterogene Netzwerk arbeitet als System mit verteilter Intelligenz. Die primäre Zielsetzung dieses Ansatzes ist eine verbesserte Systemrobustheit. Durch Anwendung des Sensor/Aktor-Netzwerkes als Steuerung eines mobilen Roboters kann erreicht werden, dass sich bei Ausfall einer Systemkomponente (eines Sensors, eines Aktors oder einer Recheneinheit) die anderen Komponenten rekonfigurieren und sich auf diese Weise an die veränderten Bedingungen anpassen. Somit kann erreicht werden, dass der mobile Roboter weiter operieren kann, auch wenn eine Systemkomponente ausfällt. Als Vision soll dabei sogar ein Ausfall einer zentralen Intelligenz (zumindest zeitweise) kompensiert werden. Dies ist insbesondere beim Einsatz eines mobilen Roboters als Bergungsroboter beispielsweise in verschütteten Gebäuden oder als Minensuchroboter von großer Bedeutung. Ein weiterer Vorteil des neuartigen Steuerungskonzeptes ist die Möglichkeit die Steuerung an wechselnde äußere Bedingungen (z.B. Reibungsverhältnisse) oder Anforderungen (z.B. Fahren in kontrollierten Driftsituationen) anzupassen. Die Grundidee ist dabei, dass nachteilige Phänomene an der einen Achse, z.B. Rutschen oder Fehlstellung durch ähnliche oder gegensätzliche Phänomene an den anderen Achsen kompensiert werden. Durch das beschriebene Steuerungskonzept sowie durch das spezielle, zum Patent angemeldete, Bewegungskonzept des Roboters ergeben sich sehr gute Manövrierfähigkeit und gutes dynamisches Verhalten. Zum Aufbau des mobilen Roboters sowie seiner Steuerung wurden Konzepte aus verschiedenen Disziplinen (künstliche Intelligenz, Sensor/Aktor-Netzwerke, Multiagententheorie, mechanische Modellierung) verwendet und auf der Basis der Strategien und Hilfsmittel des Systems Engineering zusammengefügt. Im vorliegenden Beitrag wird zusätzlich der mechanische und elektrische Aufbau des Beispielprodukts, des mobilen Roboters erläutert. Den Abschluss bilden eine Zusammenfassung der im Projekt aufgetretenen Probleme und der Ansätze zu denen Lösung sowie ein Ausblick auf weitere Entwicklungsschritte zur Weiterentwicklung des Steuerungskonzept und des mobilen Roboters.
Konzept für ein Sensor/Aktor-Netzwerk für die robuste Steuerung eines mobilen Roboters mit Allradlenkung
Concept for a Sensor/actuator-Network for the Robust Control of a Mobile Robot with All Wheel Steering
Innovative Produktentwicklung - Maschinenbau, Elektrotechnik, Informationstechnik, Mechatronik, 2007 ; 713-724
VDI-Berichte ; 1971
2007
12 Seiten, 7 Bilder, 12 Quellen
Conference paper
German
Sicherheitssystem für eine Ladestation eines mobilen Roboters
European Patent Office | 2023
|Schwerlastanhaenger mit Allradlenkung
Automotive engineering | 1976
|