Modellbasierte automatisierte Greifplanung

Abstract

Die vorliegende Arbeit beschreibt das Planungssystem Auto GRASP zur modellbasierten, automatisierten Planung von Greifoperationen bekannter Objekte im Arbeitsraum eines Roboters. Im Gegensatz zu existierenden Greifplanungssystemen werden bei der Planung sämtliche erforderlichen Nebenbedingungen des Greifvorgangs berücksichtigt. Das vorgestellte Greifverfahren beruht auf einer effizienten Zweiteilung der Planung in eine Offline- und in eine Online-Phase. Während der Offline-Phase erfolgt eine maximale Modelldatenaufbereitung der zu greifenden Objekte. Geometrische Filteroperationen, die eine Art Shape-Matching zwischen der Geometrie des eingesetzten Parallelbackengreifers und der zu greifenden Objekte durchführen, generieren Griffklassen eines Objektes. Hierbei beschreibt eine Griffklasse eine Menge von Greifkoordinatensystemen, die für den Greifer unter konstanter Orientierung kollisionsfrei erreichbar sind. Als Orientierungen werden repräsentative Greiferorientierungen bestimmt, die zu Formschluß mit der Handbasis des Greifers und damit zu einer Erhöhung der Griffstabilität führen. Sämtliche generierten Griffklassen werden unter Berücksichtigung diverser geometrischer Kriterien bewertet, die aus den Ergebnissen der Modelldatenaufbereitung folgen. Daneben werden objektspezifische Merkmale bestimmt, die in die Online-Phase der Planung von Greifoperationen einfließen. Für die Planung evtl. erforderlicher Umgreifoperationen werden ebenfalls im Rahmen der Modelldatenaufbereitung Plazierungsklassen sämtlicher Objekte der Modellwelt generiert und evaluiert. Eine Plazierungsklasse eines Objektes beschreibt eine Menge von stabilen Plazierungen auf einer horizontalen Ablagefläche, die einen gemeinsamen Kontaktbereich besitzen. Zur Bewertung der Stabilität einer Plazierungsklasse wird eine anschaulich zu interpretierende Evaluierungsfunktion eingeführt. Die Ergebnisse der Modelldatenaufbereitung fließen in die Online-Phase der Planung von Greifoperationen ein.