Bewegungsmodelle

Question 1

Grundbegriffe

Answer 1

Position = Punkt im Raum
Pose = Position mit Orientierung
Holonom = System kann von jeder möglichen Pose direkt zu jeder andern möglichen Pose wechseln
DOF = Degree of Freedom, gibt die Anzahl translatorischen wie rotatorischen Bewegungsmöglichkeiten des Roboters an
Effektiver Freiheitsgrad= Dimension der Pose die ein System einnehmen kann

Question 2

Bewegungsarten

Answer 2

Laufe schwimmen fliegen …

Question 3

Nennen 4 Unterschiedliche Ra^dtypen und ihre Funktion

Answer 3

Radtypen

1. Standard-Rad auf Achse
2. Castor Wheel 1-DOF (freilaufend)
3. Castor Wheel 2-DOF (freilaufend)
4. Mecanium-Rad (swedishwheels)
5. Omnidirektional-Rad
6. OmnidirektionalesBall-Rad

Question 4

ERkläre den Synchro-Antrieb

Answer 4

Synchro-Antrieb
▪Räder sind über Riemen verbunden
▪Immer gleiche Richtung und gleiche Geschwindigkeit für alle Räder
▪Orientierung des Roboters nicht änderbar
▪Trägerelement um Orientierung ändern
▪Orientierung dann unabhängig änderba

Question 5

Erkläre den OmniAntrieb

Answer 5

Translation und Orientierung sind unabhängig

▪Omni-Antrieb sind holonom, es kann also jede Pose direkt aus der Ausgangspose eingenommen werden

Question 6

Relative Lokalisierung

Answer 6

Bestimmung einer Position / Pose bezogen auf einen Startposition / -pose

Question 7

Kinematik

Answer 7

Die Kinematik befasst sich mit der geometrischen Beschreibung von Bewegungsverhältnissen. Die Kräfte, die diese Bewegungen verursachen, bleiben dabei unberücksichtigt
▪Die Bewegung wird durch den zurückgelegten Weg, die Geschwindigkeit oder die Beschleunigung beschrieben▪
Das Gegenstück zur Kinematik ist die Kinetik, die sich mit der Bewegung von Körpern unter Einwirkung von Kräften beschäftigt
▪Kinematik und Kinetik sind Teilgebiete (Bewegungslehre) der Mechanik

Vorwärtskinematik▪Bei mobilen Robotern die fortlaufende Bestimmung der Roboterpose aus gemessenen Radgeschwindigkeiten

Question 8

Kinematisches Modell der Radbewegun

Answer 8

Raddurchmesser 𝑑
▪Rotationsgeschwindigkeit φ
▪zurückgelegte Strecke 𝑠
▪Geschwindigkeit 𝑣
▪Bewegungsmodell:
𝑠=𝑑∙𝜋∙φΔ𝑡
wobei Δ𝑡ein Zeitintervall ist
▪Geschwindigkeitsmodell:𝑣=𝑑∙𝜋∙φ

Question 9

Differentialantrieb

Answer 9

Einfaches Kinematisches Modell
–Zwei unabhängig angetriebene Räder
–Für die weiteren Darstellungen wird ein kreisförmiger Roboter verwendet–Bewegung nur in der Ebene
–Pose eines Roboters
–ICR (instantaneouscenterofrotation, Momentanpol)

▪Nach dem kinematischen Grundgesetz bewegt sich der Roboter um ICR mit Winkelgeschwindigkeit 𝜔und Geschwindigkeit 𝑣in lokaler x-Richtung
▪Es gilt somit:
𝑣=(𝑣𝑟+𝑣𝑙)/2
𝜔=(𝑣𝑟−𝑣𝑙)/𝑙

Question 10

Vorwärtskinematik Differentialantrieb

Answer 10

xn+1 = xn +vdelta t cos(teta n + 1/2wdelta t)
yn+1 = yn +vdelta t sin(teta n + 1/2wdelta t)
teta n+1 = teta n + w *t

Question 11

Warum wird die Wahrscheinlichkeitstheorie in der Robotik oft angewendet?

Answer 11

▪In der Robotik sind sowohl die Sensordaten und als auch die Aktionen fehlerbehaftete
▪Abgeleitet Informationen sind daher ebenfalls fehlerbehaftet
▪Wichtig ist es daher die Güte (Sicherheit) einer Information abschätzen zu können
▪Unabhängige Informationen können dann fusioniert werden um die Gesamtunsicherheit zu reduzieren ▪Hierzu werden Informationen entsprechend ihrer Güte gewichtet und fusioniert