Rapid Control Prototyping komplexer und flexibler Robotersteuerungen auf Basis des SBC-Ansatzes

Bereits seit Jahrzehnten ist der Einsatz von Robotern in der Industrie etabliert, da die
Robotersysteme zu einem leistungsfahigen und
exiblen Werkzeug geworden sind. Insbesondere
in neuen Anwendungsbereichen wie
exiblen Fertigungssystemen kommt der ezienten
Entwicklung von Robotersteuerungen eine immer starkere Bedeutung zu. Diese Tendenz
erfordert die Realisierung neuer Methoden zur herstellerunabhangigen und applikations
ubergreifenden Programmierung von Roboteranwendungen. Entscheidend sind hierbei
moderne Programmiersysteme als Entwicklungswerkzeuge. Gegenwartig ist eine Vielzahl
von zumeist herstellerspezischen Roboterprogrammiersystemen auf Basis teilweise sehr
unterschiedlicher Konzepte im Gebrauch, da sich existierende Standards im Bereich der
Steuerungsentwicklung fur Roboter bisher nicht durchsetzen konnten.
Daruber hinaus verfugen heutige Roboteranwendungen zunehmend uber umfangreiche
externe Aktorik und Sensorik und stellen somit komplexe Automatisierungslosungen dar,
die nur im Rahmen eines systematischen Entwicklungsprozesses ezient beherrschbar sind.
Rechentechnische Unterstutzung sowie Methoden der Modellbildung und Simulation spielen
dabei eine wichtige Rolle. In der Literatur wird in diesem Zusammenhang vom Rapid
Control Prototyping (RCP) gesprochen. Gegenwartig sind jedoch RCP-basierte Techniken
noch nicht breit in der industriellen Robotik eingefuhrt.
Die vorliegende Arbeit hat das Ziel, einen Beitrag zur starkeren Etablierung von RCPTechniken
im Bereich der Steuerungsentwicklung von komplexen und
exiblen Roboteranwendungen
zu leisten. Ausgangspunkt ist die Vorstellung der aktuellen Roboterprogrammiermethoden
und deren Einordnung in einer fur diese Arbeit geeignete Klassikation. Es
wird gezeigt, dass fur den Bereich der komplexen Roboteranwendungen die Hauptklasse der
Oine-Methoden eine dominierende Stellung einnehmen. Ubliche Oine-Entwicklungsmethoden
werden hinsichtlich der gegenwartig verwendeten Entwurfs- und Inbetriebnahme-
Methodik analysiert. Dabei wird deutlich, dass die Forderungen des RCP in der industriellen
Robotik noch nicht erfullt werden. Als Losung wird der Simulation Based Control
(SBC) Ansatz vorgestellt und dessen Verwendung auf dem Gebiet der Industrierobotik
diskutiert. Es wird gezeigt, dass die vom SBC-Ansatz gestellten Anforderungen an die
Entwicklungsplattform durch die RCP-Umgebung Matlab erfullt werden konnen und somit
eine durchgangige Entwicklung von komplexen Robotersteuerungen moglich ist.
Eine weitere Zielstellung der vorliegenden Arbeit besteht darin, einen Beitrag zur Realisierung
von
exiblen aufgabenorientierten Robotersteuerungen zu leisten. Dabei wird aufgezeigt,
wie in einen auf dem SBC-Ansatz basierenden Entwicklungsprozess eine aufgabenorientierte
Roboterprogrammierung erfolgen kann. Als Ergebnis wird ein Konzept zur
Realisierung einer
exiblen aufgabenorientierten Robotersteuerung vorgestellt und an einem
konkreten Anwendungsproblem demonstriert.