Verteilte Steuerung von kooperativen autonomen mobilen Robotern für Transportaufgaben:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
1996
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| Ausgabe: | Als Ms. gedr. |
| Schriftenreihe: | Verein Deutscher Ingenieure: [Fortschritt-Berichte VDI / 8]
599 |
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| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
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| adam_text | Titel: Verteilte Steuerung von kooperativen autonomen mobilen Robotern für Transportaufgaben
Autor: Li, Sheng
Jahr: 1996
FORTSCHRITTBERICHTE VW M.Sc. Sheng Li, Karlsruhe Verteilte Steuerung von kooperativen autonomen mobilen Robotern für Transportaufgaben Reihe 8 : Meß-, Ste uerungs- und Regelungstechnik Nr. 599 VW VERLAG
Inhaltverzeichnis 1 Einleitung.................................................................................................................. 1 1.1 Fahrerlose Transportsysteme....................................................................... 2 1.2 Dezentralisierung als Entwicklungsziel....................................................... 3 1.3 Zielsetzung der Arbeit.................................................................................. 5 1.4 Aufbau der Arbeit........................................................................................ 6 2 Stand der Forschung................................................................................................ 8 2.1 Überblick...................................................................................................... 8 2.2 Steuerung eines MRS................................................................................... 9 2.2.1 Zentrale Steuerung......................................................................... 9 2.2.2 Verteilte Steuerung...................................................................... 10 2.2.3 Hybride Steuerung....................................................................... 11 2.3 Kooperation der Aufgabenausführung....................................................... 11 2.3.1 Verhaltensbasierte Verfahren...................................................... 12 2.3.2 Master/Slave Verfahren............................................................... 13 2.3.3 Zusammenfassung....................................................................... 14 2.4 Bewegungskoordination............................................................................ 15 2.4.1 Kollisionsvermeidung von Robotern........................................... 15 2.4.2 Auflösung von Verklemmungen.................................................. 16 2.4.3
Zusammenfassung....................................................................... 16 2.5 Inter-Roboter-Kommunikation.................................................................. 17 2.6 Modellierung von MRS als Multi-Agenten-Systeme................................ 18 2.6.1 Verteilte Künstliche Intelligenz................................................... 18 2.6.2 Relevante Ansätze der MAS........................................................ 19 2.7 Offene Fragen und Forschungsbedarf........................................................ 20 2.8 Zusammenfassung...................................................................................... 21 3 Aufgabenstellung: Verteilte FTS-Steuerung....................................................... 22 3.1 Das Szenario: Innerbetriebliche Transporte............................................... 22 3.2 Das Grundkonzept: Verteilte Ausführung................................................. 23 3.3 Rahmenbedingungen: autonome Navigation und IRK.............................. 28 3.4 Umfang der Arbeit..................................................................................... 30 4 SAKAR: Eine Steuerungsarchitektur für kooperative autonome Roboter...... 32 4.1 Verhaltensbasierte Steuerungsarchitektur.................................................. 32 4.2 Beschreibung der SAKAR......................................................................... 34 4.2.1 Kompetenzhierarchien der SAKAR............................................ 34 4.2.2 Reaktive Verhaltensweisen.......................................................... 34 4.2.3 Koordinative Verhaltensweisen................................................... 36 4.2.4 Kooperative Verhaltensweisen.................................................... 37 4.3 Protokolle der Inter-Roboter-Kommunikation.......................................... 39 4.4
Zusammenfassung...................................................................................... 40 5 Bewegungskoordination........................................................................................ 42 5.1 Aufgabenstellung der Koordination........................................................... 42 -V-
5.1.1 Modellierung der Umgebung....................................................... 42 5.1.2 Innerbetriebliche Verkehrsleitsysteme........................................ 43 5.1.3 Aufgaben der verteilten Bewegungskoordination....................... 44 5.1.4 Zugrundeliegende Annahmen...................................................... 45 5.2 Koordination von Roboterbewegungen..................................................... 46 5.2.1 Kommunikation zur Koordination............................................... 47 5.2.2 Vorgehensweise der Koordination............................................... 48 5.2.3 Realisierung der Verhaltensweise: Auflösen von Konflikten...... 51 5.2.4 Diskussion der Methode.............................................................. 53 5.3 Auflösung von Verklemmungen................................................................ 56 5.3.1 Routenumplanung zur Verkürzung von Wartezeiten.................. 57 5.3.2 Auflösung einer Verklemmung................................................... 58 5.4 Zusammenfassung...................................................................................... 63 6 Kooperation zur Ausführung von Aufgaben....................................................... 65 6.1 Begriffe, Notationen und Annahmen......................................................... 66 6.2 Aufbau der kooperativen Schicht............................................................... 69 6.3 Kommunikation zur Kooperation.............................................................. 71 6.3.1 Kommunikation von Ausführungsinformationen........................ 71 6.3.2 Verhandlungsprotokoll................................................................ 73 6.3.3 Kommunikationsstrategien.......................................................... 75 6.4 Strategien zur verteilten Ausführung......................................................... 75 6.4.1 Leistungsorientierte
Auswahl-Strategie....................................... 76 6.4.2 Verzicht-Strategie zur Konfliktauflösung.................................... 77 6.4.3 Wechsel-Strategie zur fortführenden Ausführung....................... 79 6.4.4 Konkurrenz-Strategie zur fehlertolerierenden Ausführung......... 80 6.5 Diskussion der Methode............................................................................ 81 6.5.1 Leislungskriterien bei den Auswahl-Strategien........................... 81 6.5.2 Robustheit und Fehlertolcranz durch zeitliches Schließen.......... 82 6.5.3 Leistungssteigerung durch Kooperation...................................... 83 6.5.4 Kommunikation zur verteilten Roboterausführung..................... 83 6.6 Zusammenfassung...................................................................................... 84 7 Implementierung und Ergebnisse......................................................................... 86 7.1 Aufbau der Simulation............................................................................... 86 7.1.1 Das Simulationssystem MICE..................................................... 86 7.1.2 Das simulierte Szenario............................................................... 87 7.2 Grundlegende Simulationen....................................................................... 89 7.2.1 Untersuchte Systemsteuerungen.................................................. 89 7.2.2 Bewertungsgrößen zur Leistungsanalyse..................................... 90 7.2.3 Konfigurationen der Simulationsabläufe..................................... 91 7.3 Ergebnisse der Simulation......................................................................... 92 7.3.1 Länge der Anschlußfahrwege...................................................... 92 7.3.2 Wartezeiten von Aufträgen.......................................................... 97 7.3.3 Kommunikalionsaufwand der verteilten
Steuerungen................. 98 7.3.4 Vergleich der Leistungen der verteilten Steuerungen................ 100 7.3.5 Auswahl-Strategien und die kooperativen Strategien................ 103 7.3.6 Zurückhaltend- vs. Persistent-Strategie und Fehlertoleranz...... 106 -VI-
7.4 Erweiterung zur Leistungsverbesserung.................................................. 107 7.4.1 Verteilte Steuerung mit Unterstützung von globalen Informationen...................................................... 10S 7.4.2 Verteilte Auftragsplanung in einer Zentralsteuerimg................ 110 7.5 Zusammenfassung.................................................................................... 112 8 Zusammenfassung und Ausblick........................................................................ 113 9 Anhang.................................................................................................................. 117 9.1 Symbolverzeiehnis................................................................................... 117 9.2 Glossar..................................................................................................... 120 10 Literatur................................................................................................................ 122 - vn -
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