Thesis - RWTH Aachen University

12 2.1 Allgemeine Systemarchitekturen für Roboter
ten Systemen tendiert.
Auf mobile Manipulatoren kommen hauptsächlich hybride Ansätze zum Einsatz, wie beispielsweise
in [BK95], [Bro90], [FMB + 97], [NY97], [WN01], [MA99], [Pet02], [HB01], [IS01] und [Ste94] 1 .
Durch die Kombination von mobiler Plattform und Roboterarm stellen sich jedoch bei den mobilen
Manipulatoren komplexere Fragestellungen und höhere Anforderungen als in den Bereichen der
stationären Manipulation und der autonomen Navigation. Deswegen können Architekturen, die für
stationäre Roboterarme oder mobile Plattformen entwickelt sind, nicht direkt auf mobile Manipulatoren
übertragen werden. In Tabelle 2.1 sind die wichtigsten Gemeinsamkeiten und Unterschiede der
drei Forschungsbereiche aufgelistet.
Sensorik
Umgebung
Objekte
Aufgaben
Sensorplatzierung in der Umgebung
Sensorplatzierung auf dem Roboter
Positionssensoren
Odometrie
Tastsensoren
Kraftsensoren
abstandsmessende Sensoren
Kameras
veränderliche Umgebung
variable Umgebungsbedingungen
(z.B. Beleuchtungsvarianz)
Sensorrauschen
Hindernisse
objektabhängige Greifrichtung
Präzision des Greifens
Inspektion
Transport
Pick-and-place
Montage
Interaktion mit Menschen
stationäre autonome mobile
Manipulation
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Navigation Manipulation
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Tabelle 2.1: Gemeinsamkeiten und Unterschiede bei der stationären Manipulation, der autonomen
Navigation und der mobilen Manipulation ( √ : oft vorhanden, √ √ : sehr wichtig).
Da mobile Manipulatoren in alltäglichen Umgebungen Einsatz finden, ist eine detaillierte, dreidimensionale
Wahrnehmung ihres Arbeitsumfeldes sehr wichtig, die jedoch ein abstandsmessendes
Sensorsystem nicht liefern kann. Zur Zeit erscheint die Anwendung von Kameras als die beste Möglichkeit,
um genügend Information zu sammeln und Zielobjekt und Hindernisse in einer veränderlichen
Umgebung auch mit verrauschten Daten robust zu detektieren und zu lokalisieren. Während
eines Greifvorganges muss der Manipulator Hindernissen ausweichen und sich zugleich dem Objekt
annähern, ohne dass er in Deadlock-Situationen gerät. Diese Fusion der Ausgaben von Hindernisvermeidung
und Zielführung ermöglicht ein effizientes Greifen in schwierigen Situationen, stellt aber
1 Weitere mobile Manipulatoren, deren Architektur und Eigenschaften jedoch in der Literatur nicht ausführlich beschrieben
sind, umfassen unter anderem Hermes [BG98], Roman [EFHS98] und Robutler [HOB + 04].