Thesis - RWTH Aachen University

90 4.2 Hindernisvermeidung
PSfrag replacements
Bildebene
(u ,v )
H i H i
Bildhaupt−
punkt (u ,v )
0 0
z
Abbildung 4.15: Berechnung des Winkels ϑ des Ausweichvektors mit der x-Achse der Kamera bzw.
der u-Achse des Bildes.
Pfadgenerierung
Die Steuerungskomponente berechnet einen Ausweichvektor pro Hindernis. Der resultierende Bewegungsvektor
des Verhaltens wird anschließend durch lineare Kombination der einzelnen Ausweichvektoren
bestimmt (Abbildung 4.16). Dabei erhalten die Ausweichvektoren anhand des Abstandes
des zugehörigen Hindernisses zur Kamera eine entsprechende Gewichtung. Seien n Hindernisse vorhanden
und sei K �ρi der Ausweichvektor für das i-te Hindernis, di der Abstand der Kamera vom i-ten
Hindernis und dmin der kleinste dieser Abstände. Dann lässt sich der Bewegungsvektor der Hindernisvermeidung
des Greifers K �ρHG wie folgt berechnen:
K �ρHG =
n�
i=1
v, y
ϑ
dmin
di
i
K �ρi
u, x
ρ
iuv
(4.22)
Orientierung und Betrag des Vektors stellen dabei die von der Hindernisvermeidung vorgeschlagene
Richtung und Geschwindigkeit der nächsten Bewegung des Greifers dar. Da der Bewegungsvektor
relativ zur Kamera definiert ist, muss er in das Koordinatensystem der Manipulator-Basis transformieren
werden. Sei MB �ρHGkart die Darstellung des Vektors in kartesischen Koordinaten im System
der Kamera, dann ist:
MB �ρHGkart = MB
G T G KT K �ρHGkart (4.23)
wobei MB
G T aus der Kinematik des Roboterarmes und G KT aus der Kamerakalibrierung bekannt sind.
Anschließend wird der Ausweichvektor mit einem geradlinigen Pfad dargestellt. Die Länge des Pfades
ist proportional zum Betrag des Vektors, während die Orientierung des Pfades mit der Richtung
des Vektors übereinstimmt.
Erlernen der Hindernisvermeidung des Greifers
Um die Parameter des verwendeten Neurofuzzy-Systems zu ermitteln, die ein robustes Ausweichen
der Hindernisse ermöglichen, wurde die Steuerungskomponente in der virtuellen Umgebung mit dem