Robotik mit MATLAB:
Gespeichert in:
1. Verfasser: | |
---|---|
Format: | Buch |
Sprache: | German |
Veröffentlicht: |
München
Hanser
[2022]
|
Ausgabe: | 2., aktualisierte und erweiterte Auflage |
Schriftenreihe: | Lehrbücher zur Informatik
|
Schlagworte: | |
Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
Beschreibung: | XV, 290 Seiten Illustrationen, Diagramme 24 cm |
ISBN: | 9783446471955 3446471952 |
Internformat
MARC
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Datensatz im Suchindex
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---|---|
adam_text | INHALT
VORWORT
......................................................................................................
V
1
EINFUEHRUNG
IN
DIE
ROBOTIK
............................................................
1
1.1
HISTORIE
................................................................................................
1
1.2
DEFINITION
UND
KLASSIFIKATION
............................................................
5
1.2.1
ROBOTER
.................................................................................
5
1.2.2
ROBOTIK
ALS
WISSENSCHAFT
...................................................
7
1.3
INDUSTRIEROBOTER
................................................................................
8
1.3.1
MECHANISCHER
AUFBAU
.........................................................
9
1.3.2
KOMPONENTEN
EINES
ROBOTERSYSTEMS
.................................
17
1.3.3
STEUERUNGUNDSYSTEMSOFTWARE
.........................................
19
1.3.4
ANWENDUNGSPROGRAMMIERUNG
UND
BEDIENUNG
...............
21
1.4
ANDERE
ROBOTERKLASSEN
....................................................................
24
1.4.1
SERVICEROBOTER
UND
MOBILE
ROBOTER
...................................
24
1.4.2
MIKROROBOTER
.......................................................................
26
1.4.3
HUMANOIDE
UND
KOGNITIVE
ROBOTER
...................................
27
1.5
DATENFLUSS
IN
EINEM
ROBOTERSYSTEM
................................................
29
1.6
ZUSAMMENFASSUNG
............................................................................
31
2
GRUNDLAGEN
DER
ROBOTERMATHEMATIK
..........................................
33
2.1
FORMALE
MODELLE
................................................................................
33
2.2
PUNKT,
GERADE,
EBENE
........................................................................
35
2.2.1
PUNKT
UND
KOORDINATEN
.......................................................
35
2.2.2
VEKTOREN
...............................................................................
36
2.2.3
GERADE
IN
EBENE
UND
RAUM
...............................................
37
2.2.4
SCHNITTPUNKT
ZWEIER
GERADEN
.............................................
39
2.2.5
EBENE
IM
RAUM
...................................................................
40
2.2.6
SCHNITTGERADE
ZWEIER
EBENEN
.............................................
40
2.3
TRIGONOMETRISCHE
FUNKTIONEN
.........................................................
41
2.3.1
GRADMASS,
BOGENMASS,
EINHEITSKREIS
................................
41
2.3.2
INVERSE
TRIGONOMETRISCHE
FUNKTIONEN
................................
42
2.3.3
WINKEL
IN
EINEM
ALLGEMEINEN
DREIECK,
KOSINUSSATZ
....
43
2.4
LINEARE
ALGEBRA
.................................................................................
43
2.4.1
VEKTOREN
UND
MATRIZEN
........................................................
43
2.4.2
LINEARE
GLEICHUNGSSYSTEME
................................................
47
2.4.3
LINEARE
ABBILDUNG
................................................................
51
2.4.4
DARSTELLUNG
DER
ORIENTIERUNG
DURCH
EULERWINKEL
.............
58
2.5
POLYNOME
...........................................................................................
63
2.6
DIFFERENTIELLE
ZUSAMMENHAENGE
.......................................................
64
2.6.1
ABLEITUNG
VON
FUNKTIONEN
..................................................
64
2.6.2
BERECHNUNG
DER
JACOBIMATRIX
............................................
65
2.7
ZUSAMMENFASSUNG
...........................................................................
67
2.8
AUFGABEN
...........................................................................................
68
3
PROGRAMMIEREN
MIT
MATLAB
.......................................................
73
3.1
ERSTE
SCHRITTE
.....................................................................................
73
3.1.1
WAS
IST
MATLAB?
................................................................
73
3.1.2
BEDIENOBERFLAECHE
..................................................................
75
3.1.3
VARIABLEN
IN
MATLAB
..........................................................
78
3.1.4
ARITHMETISCHE
OPERATIONEN
................................................
84
3.1.5
BEHANDLUNG
VON
ZEICHENKETTEN
..........................................
87
3.1.6
PROGRAMMSTRUKTUREN
..........................................................
90
3.1.7
EIN-/AUSGABE
UND
DATEIOPERATIONEN
..................................
97
3.1.8
GRAFIK
....................................................................................
99
3.2
UNTERSTUETZUNG
DER
ROBOTERMATHEMATIK
.........................................
101
3.2.1
SCHNITT,
ABSTAND
VON
EBENE
UND
GERADE
............................
101
3.2.2
WINKELBERECHNUNG
..............................................................
105
3.2.3
KOORDINATENTRANSFORMATIONEN
............................................
106
3.2.4
INVERSE
EULERTRANSFORMATION
..............................................
108
3.2.5
SYNTHESE
VON
POLYNOMEN
....................................................
109
3.2.6
BERECHNUNG
DER
JACOBIMATRIX
..............................................
111
3.2.7
FUNKTIONSBIBLIOTHEK
ROBOMATS
........................................
112
3.3
MATLAB
ALS
TECHNISCHE
PROGRAMMIERSPRACHE
.............................
115
3.3.1
BESONDERE
EIGENSCHAFTEN
....................................................
115
3.3.2
SOFTWAREENTWURF
..................................................................
117
3.4
ZUSAMMENFASSUNG
...........................................................................
121
3.5
AUFGABEN
...........................................................................................
122
4
MODELLIERUNG
DER
KINEMATISCHEN
STRUKTUR
...............................
127
4.1
EINFUEHRUNG
........................................................................................
127
4.1.1
FREIHEITSGRAD
UND
KINEMATISCHE
KETTE
.............................
127
4.1.2
GEEIGNETES
ROBOTERMODELL
.................................................
129
4.2
KINEMATIKMODELL
NACH
DENAVIT-HARTENBERG
..................................
130
4.2.1
KONZEPT
.................................................................................
130
4.2.2
KINEMATISCHE
STRUKTUREN
IN
DER
PRAXIS
...........................
133
4.3
PROGRAMM
ZUR
BERECHNUNG
DER
DH-PARAMETER
............................
138
4.3.1
SOFTWAREENTWICKLUNG
...........................................................
138
4.3.2
IMPLEMENTIERUNG
UND
TEST
.................................................
140
4.4
TRANSFORMATIONEN
ZWISCHEN
ROBOTER
UND
WELTKOORDINATEN
....
144
4.4.1
VORUEBERLEGUNGEN
.................................................................
144
4.4.2
VORWAERTSTRANSFORMATION
.....................................................
146
4.4.3
RUECKTRANSFORMATION
...........................................................
148
4.5
ZUSAMMENFASSUNG
............................................................................
164
4.6
AUFGABEN
............................................................................................
165
5
ENTWURF
VON
BAHNSTEUERUNGEN
...................................................
169
5.1
PRINZIPIEN
..........................................................................................
169
5.1.1
EINBINDUNG
DER
BAHNSTEUERUNG
IN
DEN
DATENFLUSS
.........
169
5.1.2
VERFAHRARTEN
.........................................................................
171
5.2
BAHNPLANUNG
......................................................................................
173
5.2.1
TRAJEKTORIE
...........................................................................
173
5.2.2
GESCHWINDIGKEITSPROFIL
.......................................................
180
5.2.3
SYNCHRONISATION
UND
ANPASSUNG
AN
DEN
INTERPOLATIONSTAKT
..............................................................
185
5.3
INTERPOLATION
......................................................................................
186
5.3.1
ECHTZEITANFORDERUNGEN
.......................................................
186
5.3.2
INTERPOLATIONSVEKTOR
UND
GESCHWINDIGKEITSPROFIL
...........
187
5.3.3
TRAJEKTORIE
...........................................................................
188
5.4
PROGRAMMIERUNG
...............................................................................
190
5.4.1
UMSETZUNG
DES
BEWEGUNGSMODELLS
...................................
190
5.4.2
MODELLZUSTAND
UND
MODELLPARAMETER
...............................
193
5.4.3
GLOBALE
MODELLFUNKTIONEN
.................................................
194
5.4.4
HILFSFUNKTIONEN
...................................................................
203
5.5
TEST
UND
VISUALISIERUNG
...................................................................
205
5.5.1
TESTANWENDUNG
...................................................................
205
5.5.2
VISUALISIERUNG
UND
AUSWERTUNG
.......................................
207
5.6
ZUSAMMENFASSUNG
............................................................................
209
5.7
AUFGABEN
............................................................................................
211
6
PROGRAMMIEREN
IM
GROSSEN
...........................................................
215
6.1
GEEIGNETE
SOFTWAREKONZEPTE
............................................................
216
6.1.1
ALLGEMEINE
ANFORDERUNGEN
..............................................
216
6.1.2
UNTERSTUETZUNG
DURCH
MATLAB..........................................
217
6.2
KOMPONENTENORIENTIERTE
PROGRAMMIERUNG
IN
MATLAB
................
220
6.2.1
KONZEPT
..................................................................................
220
6.2.2
PROGRAMMIERUNG
.................................................................
224
6.3
INTEGRATION
DER
SERVERKOMPONENTE
ECHTZEITINTERPOLATOR
..............
230
6.3.1
SYSTEMARCHITEKTUR
................................................................
230
6.3.2
FUNKTIONSUMFANG
DES
ECHTZEITINTERPOLATORS
.....................
232
6.3.3
EXPORTIERTE
METHODEN
UND
EREIGNISSE
...............................
234
6.3.4
PROGRAMMIERUNG
DER
CLIENT-SCHNITTSTELLE
.........................
235
6.3.5
PROGRAMMIERUNG
DER
SERVER-SCHNITTSTELLE
UND
REGISTRIERUNG
......................................................................
237
6.4
REALISIERUNG
EINES
ROBOTERSIMULATORS
MIT
GRAFIKMODELL
............
239
6.4.1
BESCHREIBUNG
DES
GRAFIKMODELLS
......................................
239
6.4.2
INITIALISIERUNG
UND
AUSFUEHRUNG
DER
GESAMTSOFTWARE
...
240
6.5
ZUSAMMENFASSUNG
............................................................................
241
6.6
AUFGABEN
............................................................................................
243
7
ANWENDUNGEN
..................................................................................
245
7.1
GRUNDSAETZE
..........................................................................................
245
7.2
BEISPIELE
.............................................................................................
247
7.2.1
PALETTIEREN
...........................................................................
248
7.2.2
BEARBEITEN
LANGLOCH
..........................................................
253
7.3
ZUSAMMENFASSUNG
............................................................................
258
7.4
AUFGABEN
...........................................................................................
259
8
FEHLERBEHANDLUNG
UND
OPTIMIERUNG
...........................................
261
8.1
FEHLER
IM
PROGRAMMCODE
..................................................................
261
8.1.1
SYNTAX-UND
LAUFZEITFEHLER
.................................................
261
8.1.2
DEBUGGER
.............................................................................
262
8.2
BEHANDLUNG
EXTERNER
FEHLER
............................................................
266
8.2.1
AUSGABE
VON
MELDUNGEN
.....................................................
267
8.2.2
UEBERPRUEFUNG
FEHLERHAFTER
DATEN
.......................................
267
8.2.3
TRY-CATCH-KONSTRUKT
...........................................................
268
8.3
PROGRAMMOPTIMIERUNG
.....................................................................
269
8.3.1
RECHENZEIT
...........................................................................
270
8.3.2
PROGRAMMSTRUKTUR
UND
QUELLCODE
.....................................
273
8.4
BEISPIEL
-
VERBESSERUNG
DER
BAHNSTEUERUNG
.................................
277
8.4.1
CODEANALYSE
.........................................................................
277
8.4.2
FEHLERUEBERWACHUNG
.............................................................
278
8.4.3
OPTIMIERUNG
DER
RECHENZEIT
...............................................
279
8.5
ZUSAMMENFASSUNG
...........................................................................
279
8.6
AUFGABEN
...........................................................................................
281
9
LITERATURVERZEICHNIS
.....................................................................
283
INDEX
.........................................................................................................
285
|
adam_txt |
INHALT
VORWORT
.
V
1
EINFUEHRUNG
IN
DIE
ROBOTIK
.
1
1.1
HISTORIE
.
1
1.2
DEFINITION
UND
KLASSIFIKATION
.
5
1.2.1
ROBOTER
.
5
1.2.2
ROBOTIK
ALS
WISSENSCHAFT
.
7
1.3
INDUSTRIEROBOTER
.
8
1.3.1
MECHANISCHER
AUFBAU
.
9
1.3.2
KOMPONENTEN
EINES
ROBOTERSYSTEMS
.
17
1.3.3
STEUERUNGUNDSYSTEMSOFTWARE
.
19
1.3.4
ANWENDUNGSPROGRAMMIERUNG
UND
BEDIENUNG
.
21
1.4
ANDERE
ROBOTERKLASSEN
.
24
1.4.1
SERVICEROBOTER
UND
MOBILE
ROBOTER
.
24
1.4.2
MIKROROBOTER
.
26
1.4.3
HUMANOIDE
UND
KOGNITIVE
ROBOTER
.
27
1.5
DATENFLUSS
IN
EINEM
ROBOTERSYSTEM
.
29
1.6
ZUSAMMENFASSUNG
.
31
2
GRUNDLAGEN
DER
ROBOTERMATHEMATIK
.
33
2.1
FORMALE
MODELLE
.
33
2.2
PUNKT,
GERADE,
EBENE
.
35
2.2.1
PUNKT
UND
KOORDINATEN
.
35
2.2.2
VEKTOREN
.
36
2.2.3
GERADE
IN
EBENE
UND
RAUM
.
37
2.2.4
SCHNITTPUNKT
ZWEIER
GERADEN
.
39
2.2.5
EBENE
IM
RAUM
.
40
2.2.6
SCHNITTGERADE
ZWEIER
EBENEN
.
40
2.3
TRIGONOMETRISCHE
FUNKTIONEN
.
41
2.3.1
GRADMASS,
BOGENMASS,
EINHEITSKREIS
.
41
2.3.2
INVERSE
TRIGONOMETRISCHE
FUNKTIONEN
.
42
2.3.3
WINKEL
IN
EINEM
ALLGEMEINEN
DREIECK,
KOSINUSSATZ
.
43
2.4
LINEARE
ALGEBRA
.
43
2.4.1
VEKTOREN
UND
MATRIZEN
.
43
2.4.2
LINEARE
GLEICHUNGSSYSTEME
.
47
2.4.3
LINEARE
ABBILDUNG
.
51
2.4.4
DARSTELLUNG
DER
ORIENTIERUNG
DURCH
EULERWINKEL
.
58
2.5
POLYNOME
.
63
2.6
DIFFERENTIELLE
ZUSAMMENHAENGE
.
64
2.6.1
ABLEITUNG
VON
FUNKTIONEN
.
64
2.6.2
BERECHNUNG
DER
JACOBIMATRIX
.
65
2.7
ZUSAMMENFASSUNG
.
67
2.8
AUFGABEN
.
68
3
PROGRAMMIEREN
MIT
MATLAB
.
73
3.1
ERSTE
SCHRITTE
.
73
3.1.1
WAS
IST
MATLAB?
.
73
3.1.2
BEDIENOBERFLAECHE
.
75
3.1.3
VARIABLEN
IN
MATLAB
.
78
3.1.4
ARITHMETISCHE
OPERATIONEN
.
84
3.1.5
BEHANDLUNG
VON
ZEICHENKETTEN
.
87
3.1.6
PROGRAMMSTRUKTUREN
.
90
3.1.7
EIN-/AUSGABE
UND
DATEIOPERATIONEN
.
97
3.1.8
GRAFIK
.
99
3.2
UNTERSTUETZUNG
DER
ROBOTERMATHEMATIK
.
101
3.2.1
SCHNITT,
ABSTAND
VON
EBENE
UND
GERADE
.
101
3.2.2
WINKELBERECHNUNG
.
105
3.2.3
KOORDINATENTRANSFORMATIONEN
.
106
3.2.4
INVERSE
EULERTRANSFORMATION
.
108
3.2.5
SYNTHESE
VON
POLYNOMEN
.
109
3.2.6
BERECHNUNG
DER
JACOBIMATRIX
.
111
3.2.7
FUNKTIONSBIBLIOTHEK
ROBOMATS
.
112
3.3
MATLAB
ALS
TECHNISCHE
PROGRAMMIERSPRACHE
.
115
3.3.1
BESONDERE
EIGENSCHAFTEN
.
115
3.3.2
SOFTWAREENTWURF
.
117
3.4
ZUSAMMENFASSUNG
.
121
3.5
AUFGABEN
.
122
4
MODELLIERUNG
DER
KINEMATISCHEN
STRUKTUR
.
127
4.1
EINFUEHRUNG
.
127
4.1.1
FREIHEITSGRAD
UND
KINEMATISCHE
KETTE
.
127
4.1.2
GEEIGNETES
ROBOTERMODELL
.
129
4.2
KINEMATIKMODELL
NACH
DENAVIT-HARTENBERG
.
130
4.2.1
KONZEPT
.
130
4.2.2
KINEMATISCHE
STRUKTUREN
IN
DER
PRAXIS
.
133
4.3
PROGRAMM
ZUR
BERECHNUNG
DER
DH-PARAMETER
.
138
4.3.1
SOFTWAREENTWICKLUNG
.
138
4.3.2
IMPLEMENTIERUNG
UND
TEST
.
140
4.4
TRANSFORMATIONEN
ZWISCHEN
ROBOTER
UND
WELTKOORDINATEN
.
144
4.4.1
VORUEBERLEGUNGEN
.
144
4.4.2
VORWAERTSTRANSFORMATION
.
146
4.4.3
RUECKTRANSFORMATION
.
148
4.5
ZUSAMMENFASSUNG
.
164
4.6
AUFGABEN
.
165
5
ENTWURF
VON
BAHNSTEUERUNGEN
.
169
5.1
PRINZIPIEN
.
169
5.1.1
EINBINDUNG
DER
BAHNSTEUERUNG
IN
DEN
DATENFLUSS
.
169
5.1.2
VERFAHRARTEN
.
171
5.2
BAHNPLANUNG
.
173
5.2.1
TRAJEKTORIE
.
173
5.2.2
GESCHWINDIGKEITSPROFIL
.
180
5.2.3
SYNCHRONISATION
UND
ANPASSUNG
AN
DEN
INTERPOLATIONSTAKT
.
185
5.3
INTERPOLATION
.
186
5.3.1
ECHTZEITANFORDERUNGEN
.
186
5.3.2
INTERPOLATIONSVEKTOR
UND
GESCHWINDIGKEITSPROFIL
.
187
5.3.3
TRAJEKTORIE
.
188
5.4
PROGRAMMIERUNG
.
190
5.4.1
UMSETZUNG
DES
BEWEGUNGSMODELLS
.
190
5.4.2
MODELLZUSTAND
UND
MODELLPARAMETER
.
193
5.4.3
GLOBALE
MODELLFUNKTIONEN
.
194
5.4.4
HILFSFUNKTIONEN
.
203
5.5
TEST
UND
VISUALISIERUNG
.
205
5.5.1
TESTANWENDUNG
.
205
5.5.2
VISUALISIERUNG
UND
AUSWERTUNG
.
207
5.6
ZUSAMMENFASSUNG
.
209
5.7
AUFGABEN
.
211
6
PROGRAMMIEREN
IM
GROSSEN
.
215
6.1
GEEIGNETE
SOFTWAREKONZEPTE
.
216
6.1.1
ALLGEMEINE
ANFORDERUNGEN
.
216
6.1.2
UNTERSTUETZUNG
DURCH
MATLAB.
217
6.2
KOMPONENTENORIENTIERTE
PROGRAMMIERUNG
IN
MATLAB
.
220
6.2.1
KONZEPT
.
220
6.2.2
PROGRAMMIERUNG
.
224
6.3
INTEGRATION
DER
SERVERKOMPONENTE
ECHTZEITINTERPOLATOR
.
230
6.3.1
SYSTEMARCHITEKTUR
.
230
6.3.2
FUNKTIONSUMFANG
DES
ECHTZEITINTERPOLATORS
.
232
6.3.3
EXPORTIERTE
METHODEN
UND
EREIGNISSE
.
234
6.3.4
PROGRAMMIERUNG
DER
CLIENT-SCHNITTSTELLE
.
235
6.3.5
PROGRAMMIERUNG
DER
SERVER-SCHNITTSTELLE
UND
REGISTRIERUNG
.
237
6.4
REALISIERUNG
EINES
ROBOTERSIMULATORS
MIT
GRAFIKMODELL
.
239
6.4.1
BESCHREIBUNG
DES
GRAFIKMODELLS
.
239
6.4.2
INITIALISIERUNG
UND
AUSFUEHRUNG
DER
GESAMTSOFTWARE
.
240
6.5
ZUSAMMENFASSUNG
.
241
6.6
AUFGABEN
.
243
7
ANWENDUNGEN
.
245
7.1
GRUNDSAETZE
.
245
7.2
BEISPIELE
.
247
7.2.1
PALETTIEREN
.
248
7.2.2
BEARBEITEN
LANGLOCH
.
253
7.3
ZUSAMMENFASSUNG
.
258
7.4
AUFGABEN
.
259
8
FEHLERBEHANDLUNG
UND
OPTIMIERUNG
.
261
8.1
FEHLER
IM
PROGRAMMCODE
.
261
8.1.1
SYNTAX-UND
LAUFZEITFEHLER
.
261
8.1.2
DEBUGGER
.
262
8.2
BEHANDLUNG
EXTERNER
FEHLER
.
266
8.2.1
AUSGABE
VON
MELDUNGEN
.
267
8.2.2
UEBERPRUEFUNG
FEHLERHAFTER
DATEN
.
267
8.2.3
TRY-CATCH-KONSTRUKT
.
268
8.3
PROGRAMMOPTIMIERUNG
.
269
8.3.1
RECHENZEIT
.
270
8.3.2
PROGRAMMSTRUKTUR
UND
QUELLCODE
.
273
8.4
BEISPIEL
-
VERBESSERUNG
DER
BAHNSTEUERUNG
.
277
8.4.1
CODEANALYSE
.
277
8.4.2
FEHLERUEBERWACHUNG
.
278
8.4.3
OPTIMIERUNG
DER
RECHENZEIT
.
279
8.5
ZUSAMMENFASSUNG
.
279
8.6
AUFGABEN
.
281
9
LITERATURVERZEICHNIS
.
283
INDEX
.
285 |
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