Lernende Regelung eines mehrfingrigen Robotergreifers: Entwicklung echtzeitfähiger Methoden und Integration mit Industrieroboter und Bildverarbeitungssystem
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INHALTSVERZEICHNIS
1
EINLEITUNG
1
1.1
MOTIVATION
.
1
1.2
STAND
DER
FORSCHUNG
.
3
1.2.1
MEHRFINGRIGE
ROBOTERGREIFER
.
3
1.2.2
LERNENDE
REGELUNG
IN
DER
ROBOTIK
.
8
1.3
ZIELSETZUNG,
RANDBEDINGUNGEN
UND
AUFBAU
DER
VORLIEGENDEN
ARBEIT
.
12
2
SELBSTEINSTELLENDE
GELENKENTKOPPLUNG
16
2.1
PROBLEMSTELLUNG
UND
KONVENTIONELLER
LOESUNGSANSATZ
.
16
2.1.1
BEHANDLUNG
DER
POSITIONSVERKOPPLUNGEN
.
17
2.1.2
BEHANDLUNG
DER
MOMENTENVERKOPPLUNGEN
.
21
2.2
HERLEITUNG
DES
ENTWICKELTEN
LERNVERFAHRENS
.
26
2.2.1
GRUNDLAGEN
DES
REINFORCEMENT-LEARNING
.
26
2.2.2
ANPASSUNG
AN
DEN
VORLIEGENDEN
PROZESS
.
27
2.3
IMPLEMENTIERUNG
UND
EXPERIMENTELLE
ERGEBNISSE
.
30
2.4
INTERPRETATION
DES
ANSATZES
UND
KONVERGENZBETRACHTUNG
.
36
2.5
ZUSAMMENFASSUNG
.
38
3
METHODEN
ZUR
FINGERKOORDINATION
41
3.1
GRUNDLAGEN
.
41
3.1.1
STABILES
GREIFEN
IM
FINGERSPITZENGRIFF
.
41
3.1.2
DIE
STEIFIGKEITSREGELUNG
.
43
3.2
LERNENDE
FINGERKOORDINATION
MIT
LERNAS
.
49
3.3
PLANUNG
VON
GREIFKRAEFTEN
INNERHALB
DER
OBJEKTSTEIFIGKEITSREGELUNG
.
56
3.3.1
PROBLEMBESCHREIBUNG
UND
STAND
DER
TECHNIK
.
56
3.3.2
OPTIMIERUNG
DER
INTERNEN
KRAEFTE
IN
ECHTZEIT
.
60
IV
3.3.3
EXPERIMENTELLE
UNTERSUCHUNGEN
.
63
3.4
ZUSAMMENFASSUNG
.
74
4
REALISIERUNG
TAKTILER
GESCHICKLICHKEIT
DURCH
LERNEN
76
4.1
EINFUEHRUNG
.
76
4.1.1
CHARAKTERISIERUNG
DER
PROBLEMATIK
.
76
4.1.2
BEKANNTE
ANSAETZE
ZUM
VERALLGEMEINERTEN
FUEGEPROBLEM
.
78
4.1.3
NACHBILDUNG
DER
MENSCHLICHEN
VORGEHENSWEISE
DURCH
HEURISTIKEN
.
79
4.1.4
PRAEZISIERUNG
DER
ZIELSETZUNG
.
81
4.2
DAS
KLASSIFIZIERENDE
FUEGESYSTEM
.
82
4.2.1
SITUATIONSUNTERSCHEIDUNG
DURCH
KLASSIFIKATION
VON
SENSORDATEN
.
.
83
4.2.2
REALISIERUNG
EINES
AKTIONSVORRATS
.
89
4.2.3
WISSENSBASIERTE
SITUATIONS-AKTIONS
-
ZUORDNUNG
.
90
4.2.4
EXPERIMENTELLE
ERGEBNISSE
UND
BEWERTUNG
DES
VERFAHRENS
.
92
4.3
ERLERNEN
VON
MANIPULATIONSFAEHIGKEITEN
DURCH
BEDIENERVORGABEN
.
99
4.3.1
DAS
KONZEPT
'LERNEN
DURCH
VORMACHEN
'
.
99
4.3.2
ERZEUGUNG
DER
LERNBEISPIELE
.
100
4.3.3
ABSPEICHERUNG
DER
TRAININGSDATEN
.
103
4.3.4
MODIFIKATION
ZUR
EINDEUTIGKEIT
DER
ERLERNTEN
ABBILDUNG
.
105
4.3.5
VERKNUEPFUNG
MIT
HEURISTISCHEM
ANSATZ
.
107
4.3.6
EXPERIMENTELLE
ERGEBNISSE
UND
BEWERTUNG
DES
VERFAHRENS
.
108
4.4
VERGLEICH
DER
VERSCHIEDENEN
LOESUNGSWEGE
UND
DISKUSSION
.
111
4.5
ZUSAMMENFASSUNG
.
112
5
OBJEKTMANIPULATION
VOM
PRAEZISIONS
IN
DEN
KRAFTGRIFF
114
5.1
PROBLEMBESCHREIBUNG
.
114
5.2
RANDBEDINGUNGEN
DER
VORLIEGENDEN
UNTERSUCHUNG
.
116
5.3
ERWEITERUNG
DES
GREIFERS
UM
TAKTILE
SENSORIK
.
120
5.4
EXPERIMENTELLE
REALISIERUNG
DES
UMGREIFENS
.
123
5.4.1
STRATEGIEN
UNTER
AUSNUTZUNG
VON
ROBOTERBEWEGUNGEN
.
123
5.4.2
STRATEGIEN
ZUM
UEBERGANG
DURCH
FINGERMANIPULATION
.
128
5.5
DISKUSSION
DER
ERGEBNISSE
.
133
5.6
ZUSAMMENFASSUNG
.
136
V
6
INTEGRATION
VON
GREIFERFAEHIGKEITEN
INNERHALB
EINES
HAND-ARM-AUGE
-
SYSTEMS
138
6.1
DEFINITION
DES
GESAMTEXPERIMENTS
.
139
6.2
REALISIERUNG
DES
GESAMTEXPERIMENTS
.
140
6.2.1
UMSETZUNG
UND
ERGEBNISSE
BEIM
'
MONTAGE-SZENARIO
'
.
140
6.2.2
UMSETZUNG
UND
ERGEBNISSE
BEIM
'
SERVICE-SZENARIO
'
.
148
6.3
ZUSAMMENFASSUNG
.
150
7
ZUSAMMENFASSUNG
UND
AUSBLICK
151
LITERATURVERZEICHNIS
155
A
BESCHREIBUNG
DES
EXPERIMENTALSYSTEMS
171
A.L
DER
MEHRFINGRIGE
ROBOTERGREIFER
.
171
A.1.1
KONSTRUKTION
UND
SENSORAUSSTATTUNG
.
171
A.L.
2
RECHNERANKOPPLUNG
UND
SCHNITTSTELLEN
.
173
A.1.3
ERWEITERUNG
DES
GREIFERS
UM
TAKTILE
SENSORIK
.
176
A.1.4
ANALYSE
DER
GELENKVERKOPPLUNGEN
.
178
A.2
ARCHITEKTUR
DES
HAND-ARM-AUGE-SYSTEMS
.
183
B
EINGESETZTE
KONZEPTE
ZUR
LERNENDEN
REGELUNG
185
B.L
DER
ASSOZIATIVSPEICHER
AMS
.
185
B.2
DER
LERNENDE
REGELKREIS
LERNAS
.
188
C
BEWEIS
ZUR
KONVERGENZ
DER
LERNREGEL
FUER
LINEARE
KOPPELREGLER
193
D
QUANTITATIVE
AUSWERTUNG
DER
EXPERIMENTE
ZUR
GREIFKRAFTPLANUNG
197 |
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