FWF : Bewegungsschule für Roboter
Ziel des Forschungsprojektes ist es, die kontrollierte Steuerung von Roboterbewegungen durch neue mathematische Zugänge zu verbessern. Dabei werden insbesondere das Erkennen von Kollisionssituationen und die Planung optimaler Bewegungspfade untersucht.
Algebraische Methoden.
Ausschlaggebend für die Initiierung des Projekts waren neue Entwicklungen in den Bereichen Bewegungsplanung, Computer-Aided Design und algebraische Geometrie. Im Rahmen des Projekts werden algebraische Methoden für die Bewegungssteuerung von Robotern erstmals mit numerischen und geometrischen Methoden verbunden.
Neue Ansätze entwickeln.
Ein Roboter bekommt seine Motorik in die Wiege gelegt. Als digitale Programmcodes wird sie in seinen mikroprozessorbasierten Speichern deponiert. Doch die so definierten Bewegungsmuster sind für die Umgebung – oder den Roboter selbst – nicht in allen Situationen sicher. Auch entsprechen sie nicht immer den Anforderungen der Betreiber an die Effizienz der Roboterleistung.
Diese Einschränkungen ergeben sich zum Teil aus den mathematischen Ansätzen, die für die Berechnung der Bewegungsmuster gewählt werden. Neue Ansätze zu entwickeln, mit denen mehr Sicherheit und Effizienz möglich werden, ist nun das Ziel einer Forschungsgruppe um Manfred Husty und Hans-Peter Schröcker am Institut für Grundlagen der Bauingenieurwissenschaften der Universität Innsbruck.
In erster Linie: sicher.
Egal ob Industrieroboter oder R2D2 – sie alle müssen ihre Bewegungen in erster Linie sicher ausführen. "Sicher heißt, dass ein Roboter bei der Durchführung seiner Aufgaben nicht mit der Umgebung oder mit sich selbst kollidiert. Auch sogenannte gefährliche Bereiche muss er meiden. Es handelt sich dabei aber nicht um physikalisch vorhandene Hindernisse, sondern um Positionen, in deren Nähe der Roboter aus geometrischen Gründen unsteuerbar – und damit potenziell gefährlich – wird. In der Robotik bezeichnen wir diese Bereiche auch als Singularitäten", erklärt Projektleiter Schröcker.
Numerische Kalkulationen.
Die bisher angewendeten Methoden basieren auf numerischen Kalkulationen. Diese sind nicht exakt. Sie erlauben es auch nicht, eine Garantie darüber abzugeben, dass alle gefährlichen Bereiche in den Berechnungen berücksichtigt wurden. Algebraische Methoden hingegen sind nicht nur exakter, sondern könnten auch diese Garantie ermöglichen. Das grundlegende Ziel dabei ist die Mathematik mit praktischen Nutzeranwendungen verbinden zu können.