Thesis - RWTH Aachen University

74 4.1 Bildgestützte Zielführung
(Trajectory) beinhaltet dagegen zusätzliche Information bezüglich der zeitlichen Ausführung der Bewegung;
hier ist die erwünschte Position und Geschwindigkeit des Roboters zu jedem Zeitpunkt eindeutig
definiert [Cra89]. Damit der Roboterarm einen Pfad, den ein Verhalten ermittelt hat, abfahren
kann, muss er ihn in eine Trajektorie transformieren, die er dann mit Hilfe eines Trajektoriereglers 2
ausführt. Der resultierende Gesamtpfad wird anschließend mit dem Trajektorieregler, der in Anhang
C.1 zusammengefasst ist, ausgeführt.
s
Steuerungskomponente
Merkmalsextraktion
Pfad
Trajektorieregler
Bildvorverarbeitung
zum Abgleich mit den
virtuellen Kameras
Gelenk−
geschwindig−
keiten
∆θ
Positionsdaten
θ
Aufnahme
Abbildung 4.1: Komponenten eines Verhaltens.
Die Steuerungskomponenten der Verhalten sind entweder explizit programmiert oder mit neuronalen
Netzen erlernt. Das Lernen hat dabei die Vorteile, dass es die Anpassung an interne und externe
Änderungen ermöglicht und die Integration von Wissen, insbesondere für den Fall eines schwer zu
modellierenden Systems, vereinfacht. In der vorliegenden Arbeit kommen beide Ansätze zum Einsatz:
zwei bildgestützte Verhalten, die Zielführung und die Hindernisvermeidung des Greifers, wurden mit
künstlichen neuronalen Netzen erlernt während zwei weitere, die Hindernisvermeidung der Gelenke
und das Pfadplanungsverhalten, explizit programmiert wurden. Diese Verhalten werden auch in den
nächsten Unterkapiteln detailliert vorgestellt 3 .
4.1 Bildgestützte Zielführung
Ein Großteil der Aufgaben eines mobilen Manipulators erfordert das Erreichen mit dem Greifer einer
objektspezifischen Zielposition an einem Objekt, um dieses anschließend robust zu greifen und zu
manipulieren. Der Roboterarm muss eine Türklinke von oben greifen, um beim Herunterdrücken sein
eigenes Gewicht auszunutzen, während das Zielobjekt im Testszenario an dem roten Griff senkrecht
zur gelben Basis gegriffen werden sollte, um einen rutschfreien Griff zu gewährleisten. Der Annäherungsvorgang
sollte auch objektspezifisch sein und den Greifer entlang eines stetigen Pfades zur
Zielposition führen, da ein solcher Pfad robust auszuführen und zu regeln ist. Weiterhin macht ein
glatter, objektspezifischer Pfad das Verhalten des mobilen Manipulators für die mit ihm interagierenden
Menschen voraussehbar und erleichtert dadurch den Umgang mit dem Roboter.
2 Alternativ werden bei der Koordination von mehreren Verhalten die berechneten Pfade der Fertigkeiten an die vermittelnde
Ebene weitergeleitet, um dort miteinander interpoliert und anschließend ausgeführt zu werden.
3 Die theoretischen Grundlagen, die den implementierten Fertigkeiten zugrunde liegen, sind im Anhang C zusammen-
gefasst.