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| Project title: | Diplomarbeit: Zusammenspiel von Modellen und Reglern bei Roboterregelungen | | Participants: | Peters, D., Siebel, N. |
Bei der Regelung eines Roboters, etwa beim Visual Servoing, liegt dem
Stellgesetz, welches die Roboterbewegung in Abhängigkeit von Sensordaten
bestimmt, ein Systemmodell zugrunde. Dieses Modell beschreibt den Zusammenhang
zwischen Roboteraktionen und Veränderungen in der Umwelt; entweder als kausales
Modell (Beschreibung der Umweltveränderungen durch eine Roboterbewegung) oder
als inverses Modell (Beschreibung der notwendigen Roboterbewegung zu einer
gegebenen, z.B. gewünschten, Umweltveränderung). Im ersten Fall wird zu
momentanen Sensordaten unter Berücksichtigung der dem Roboter gestellten
Aufgabe zumeist intern ein Gleichungssystem gelöst, um eine dem Ziel
näherbringende Roboterbewegung zu errechnen.
Modelle der Realität sind stets bestenfalls eingeschränkt korrekte
Beschreibungen der Umwelt (einschließlich des Roboters); bei ihrer Verwendung
muss dies berücksichtigt werden. Abweichungen können sich beim Modellieren,
durch eine Vereinfachung des Modells (z.B. Linearisierung), beim Bestimmen
eventueller Modellparameter (z.B. in den Kalibrierdaten des
Kamera-Robotersystems), beim Bestimmen von Lösungen für kausale Modelle, beim
Ausführen eines Roboterbefehles und durch eine Veränderung der Umwelt
entstehen. Daher wird bei der Ausregelung einer Abweichung von Soll- und
Ist-Daten (d.h. beim Lösen der Aufgabe durch den Roboters) meist eine iterative
Regelung verwendet, bei der unvorhergesehene Veränderungen in Sensordaten nach
einer Roboterbewegung durch nachfolgende Schritte ausgeglichen werden können.
Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Zusammenspiel von Modellen und Reglern,
um eine Roboteraufgabe möglichst genau und in möglichst kurzer Zeit zu lösen.
Dafür werden verschiedene Systemmodelle mit verschiedenen Reglern kombiniert
und verglichen. Ein besonderer Aspekt ist dabei eine Adaption des Modells
und/oder der Regelparameter zur Laufzeit der Regelung, um unvorhergesehene
Abweichungen auszugleichen. Anhand der Aufgabe des Visual Servoing werden
sowohl in einer Simulation als auch an zwei realen Robotersystemen Versuche in
3 und 6 Freiheitsgraden durchgeführt, um die beschriebenen Verfahren zu
validieren und zu vergleichen.
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