Thesis - RWTH Aachen University

3.2 Abgleich der Daten virtueller und realer Kameras 53
Objekt
Tisch
Segment 3
Greiferkamera
Greifer
Segment
1
Manipulator
(a)
Segment 2
Rad 1
Bordkamera
mobile Plattform
Rad 2
Griff
Umgebung
Objekt Tisch mobile Plattform
Basis Rad 1 Bordkamera Manipulator
Greifer
Abbildung 3.1: Beispiel einer Szene und entsprechender Szenengraph.
(b)
Segment 1
Segment 2
Segment 3
Greiferkamera
zwischen Simulations- und Ansteuerungsrechner die Manipulatorregelung während der gleichzeitigen
Übertragung von virtuellen Aufnahmen nicht möglich. Deswegen wurde eine zusätzliche positionsbasierte
Steuerung für den Roboterarm implementiert. In diesem Fall wird die auszuführende
Trajektorie extrapoliert und die Stellung des Roboterarmes zu bestimmten Zeitpunkten berechnet.
Der Manipulator kann diese Gelenkstellungen direkt annehmen, ohne die Zwischenpositionen der
Trajektorie anfahren zu müssen. Da während der Aufnahme eines Bildes der Manipulator keine Positiondaten
erhält, muss er solange an seiner Aufnahmeposition warten, bis das Bild übertragen ist; erst
dann führt er seine Bewegung weiter bzw. nimmt die nächste berechnete Stellung der Trajektorie an.
Indem man jedoch die Abstände der Zeitpunkte verändert, kann man die Frequenz, mit der ein Verhalten
den Manipulator regelt, unabhängig von der zeitlichen Ausführung der Manipulatorbewegung
beeinflussen.
3.2 Abgleich der Daten virtueller und realer Kameras
Eine virtuelle Kamera kann als Fenster in die virtuelle Welt verstanden werden, dessen Position und
Ausrichtung frei wählbar sind [San01]. Aufnahmen der virtuellen Kameras entsprechen Bildschirmausdrucken
der WTK-Fenster, die mit diesen Kameras verknüpft sind. Ihr Öffnungswinkel entspricht
in WTK bei einem Fenster der Größe 640x480, einem Winkel von ungefähr 64, 0 0 in Bildbreite und
von 48, 0 0 in Bildhöhe.
Der mobile Manipulator ist mit zwei Kameras ausgestattet, einer Bordkamera auf der mobilen Plattform
(eye-to-hand Konfiguration) und einer Greiferkamera in einer eye-in-hand Konfiguration (Abbildung
3.2). Für die virtuelle Umgebung wird ein Modell mit entsprechender Kameraausstattung
eingesetzt, wie auch in Abbildung 3.3 zu sehen ist. Die Positionen der virtuellen Kameras sind so
gewählt, dass sie den Positionen der realen Kameras auf dem Roboter entsprechen. Indem sie über
die Szenengraphen mit Segmenten des Roboters verknüpft werden, bewegen sie sich nur, wenn die
entsprechenden Segmente des Roboters sich bewegen.