Robotics Laboratory (RobLab)

Projektbeschreibung

Roboter haben sich in den Jahrzehnten als treue Gehilfen etabliert. Unter hohen Lasten, schwierigen und gefährlichen Bedingungen können sie schnell und mit sehr hoher Genauigkeit Arbeiten verrichten, wo Menschen an ihre Grenzen stoßen. So komplettieren sie den Menschen beispielsweise bei Fräsarbeiten, die höchste Präzision fordern, bei Schweiß- und Montagearbeiten in der Automobilindustrie oder auch in Gießereien. Dabei sind die Robotersysteme speziell an ihre Aufgabe angepasst und ihre Bewegungsmuster starr vorgegeben. Auf den vorprogrammierten Bahnen bewegen sich die Roboter mit oftmals sehr hohen Geschwindigkeiten und entwickeln dabei enorme Kräfte, die vor allem für den Menschen zur Gefahr werden. Daher sind die Arbeitsumgebungen der Robotersysteme strikt von denen der menschlichen Mitarbeiter abgegrenzt. Dies fordert hohen Platzbedarf, ist kostenintensiv und macht eine dynamische Mensch-Maschine-Interaktion unmöglich.

Doch zunehmend finden Robotersysteme ihren Einzug in medizinische Bereiche, wie beispielsweise OPs oder in strahlentherapeutische Systeme. Außerdem steigt die Nachfrage nach eben diesen dynamischen Arbeitsweisen im industriellen Umfeld. Der Mensch-Roboter-Kontakt (MRK) wird dadurch immer präsenter und erfordert sowohl neue Sicherheitsanforderungen als auch neue Bahnplanungskonzepte und teilweise grundlegend neue Robotersysteme. Neuere Systeme besitzen zum Beispiel bereits integrierte Sensoren, welche den Kontakt mit Gegenständen oder auch Menschen wahrnehmen und darauf entsprechend reagieren können. So existieren bereits seit Neuestem Roboter, welche nach ISO genormte Sicherheitsstandards für den genannten MRK einhalten.

Die Arbeitsgruppe RobLab befasst sich im Allgemeinen mit der Entwicklung von Methoden und Softwarewerkzeugen für die Planung, Modellierung, Entwicklung, Steuerung, Analyse und Simulation neuartiger Robotersysteme. Dazu entwickeln wir eine Software speziell für Gelenkarmroboter.

Dynamische Arbeitsraumanalyse für verschiedene Robotergeometrien
  • Dynamische Arbeitsraumanalyse für verschiedene Robotergeometrien
  • Dynamische Arbeitsraumanalyse für verschiedene Robotergeometrien
  • Dynamische Arbeitsraumanalyse für verschiedene Robotergeometrien

Der Fokus der Software liegt in der professionellen Konstruktion, Entwicklung und Simulation existierender sowie experimenteller Robotersysteme. Integriert werden unter anderem Methoden zur Analyse der verschiedenen Kinematiken hinsichtlich der Dexterität (Bewegungsmöglichkeiten), des Arbeits- und Konfigurationsraumes. Allerdings resultiert die Manipulation von Konstruktionsparametern häufig in einer starken Veränderung der Robotergeometrie und dessen Wirkungsbereiches. Durch Echtzeitberechnungen sollen dem Anwender Möglichkeiten geboten werden, diese Veränderungen direkt sichtbar zu machen.

Lange Entwicklungszeiten für die Konzeption von teils miteinander arbeitenden Robotersystemen in einer industriellen Umgebung könnten damit stark reduziert und somit die entstehenden Kosten gesenkt werden. Gleichzeitig fördert diese Funktion das Verständnis für die Einflüsse verschiedener Kinematiken auf das Verhalten des Roboters. Dies ist ein Aspekt, welcher in der Lehre und für Aus- sowie Weiterbildungszwecke von hohem Nutzen ist.

 

Dexteritätsanalyse eines LBR5 iiwa

Veröffentlichungen

Verantwortlich

Ivo Kuhlemann
Haus 64 / Raum 66 +49 451 31015213


Philipp Jauer
Haus 64 / Raum 66 +49 451 31015218


2016

J. Graßhoff, L. Hansen, Ivo Kuhlemann and K. Ehlers, 7DoF Hand and Arm Tracking for Teleoperation of Anthropomorphic Robots, in: 47th International Symposium on Robotics ISR 2016, Munich, Germany, pages 555-562, 2016
[Bib|RIS]
Philipp Jauer, Ivo Kuhlemann, Floris Ernst and Achim Schweikard, GPU-based real-time 3D workspace generation of arbitrary serial manipulators, in: IEEE 2016 2nd International Conference on Control, Automation and Robotics (ICCAR), pages 56-61, 2016
[DOI]
[Bib|RIS]
Ivo Kuhlemann, Philipp Jauer, Floris Ernst and Achim Schweikard, Robots with seven degrees of freedom: Is the additional DoF worth it?, in: IEEE 2016 2nd International Conference on Control, Automation and Robotics (ICCAR), pages 80-84, 2016
[DOI]
[Bib|RIS]
Ivo Kuhlemann, Achim Schweikard, Philipp Jauer and Floris Ernst, Robust inverse kinematics by configuration control for redundant manipulators with seven DoF, in: IEEE 2016 2nd International Conference on Control, Automation and Robotics (ICCAR), pages 49-55, 2016
[DOI]
[Bib|RIS]

2014

Ivo Kuhlemann, Ralf Bruder, Floris Ernst and Achim Schweikard, WE-G-BRF-09: Force- and Image-Adaptive Strategies for Robotised Placement of 4D Ultrasound Probes, in: 56th Annual Meeting of the AAPM, pages 523, 2014
[DOI]
[Bib|RIS]

2013