vom Industrieroboter zum Roboterassistenten
E-Book, Deutsch, 382 Seiten
ISBN: 978-3-11-034371-7
Verlag: De Gruyter
Format: PDF
Kopierschutz: Adobe DRM (»Systemvoraussetzungen)
Wie kann man die Eigenschaften eines Assistenzsystems beschreiben und welche Anforderungen müssen sie erfüllen? Wie sind Assistenzroboter aufgebaut? Welches Wissen und welche Voraussetzungen sollte man haben, um Assistenzsysteme zu entwickeln und zu verstehen? In dem Buch werden diese Fragen beantwortet.
Die Grundlagen interaktiver Assistenzsysteme beruhen einerseits auf technischen und andererseits auf ergonomischen, biomechanischen und psychologischen Aspekten.
Das Buch geht auf beide Bereiche ein. Die für Assistenzsysteme wichtigen Fragen der ergonomischen Gestaltung von Mensch-Maschine Schnittstellen werden im ersten Teil des Buches behandelt. Der zweite Teil des Buches stellt die technischen Verfahren und Funktionen der Robotik und die in Assistenzsystemen wichtige visuelle Sensorik zur dreidimensionalen Objekterkennung vor. Mathematische Berechnungen werden anhand vieler Beispiele präsentiert.
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Weitere Infos & Material
1;Inhalt;7
2;1 Einführung;11
3;2 Anwendungen und Abgrenzung von Assistenzsystemen;17
3.1;2.1 Abgrenzung;17
3.2;2.2 Kognitive Assistenzsysteme;19
4;3 Mensch-Maschine-Systeme;23
4.1;3.1 Bestandteile vonMensch-Maschine-Systemen;23
4.2;3.2 Ergonomische Gestaltung;29
4.3;3.3 Anthropometrie und Körpermaße;35
4.4;3.4 Funktionsräume;40
4.5;3.5 Mensch-Modelle;44
4.6;3.6 Berücksichtigung des visuellen Systems bei der ergonomischen Gestaltung;54
4.7;3.7 Berücksichtigung der nichtvisuellen Sensorik des Menschen;58
4.7.1;3.7.1 Auditive Sinneswahrnehmung;58
4.7.2;3.7.2 Haptische oder taktile Informationen;65
4.7.3;3.7.3 Vestibuläre und kinästhetische Informationen;69
4.8;3.8 Interaktionsmodelle für Mensch-Maschine-Schnittstellen;71
4.8.1;3.8.1 Faktor Mensch;72
4.8.2;3.8.2 Vergleich der Vor- und Nachteile der Arbeit von Mensch und Maschine;76
4.8.3;3.8.3 Informationsverarbeitung durch den Menschen;78
4.8.4;3.8.4 Drei-Ebenen-Modell des menschlichen Verhaltens;82
4.8.5;3.8.5 Drei-Ebenen-Modell für das Führen eines Kraftfahrzeugs;84
4.9;3.9 Fahrerassistenz und Verkehrssicherheit;87
4.9.1;3.9.1 Bedienen und Beobachten im Kraftfahrzeug;89
4.9.2;3.9.2 Beispiel: Fahrstreifenwechselassistent;90
4.9.3;3.9.3 Beispiele: Spurverlassenswarnsystem und Spurhalteassistent;92
4.10;3.10 Gestaltungsregeln von Mensch-Maschine-Schnittstellen;96
4.11;3.11 Möglichkeiten der Kommunikation und Interaktion Mensch–Maschine;101
4.11.1;3.11.1 LC-Display;102
4.11.2;3.11.2 Dimensionalität der Stellbewegung;104
4.11.3;3.11.3 Fortgeschrittene Mensch-Computer-Schnittstellen;107
4.11.4;3.11.4 Aufbau und Funktion von Touchscreen-Displays;108
4.11.5;3.11.5 Touchscreen mit haptischer Rückmeldung;110
4.11.6;3.11.6 Multi-Touch-Systeme;111
4.11.7;3.11.7 Touchscreen mit optischer Erkennung;111
5;4 Robotersysteme;115
5.1;4.1 Service- und Assistenzroboter;115
5.1.1;4.1.1 Produktionsassistenzroboter;128
5.1.2;4.1.2 Manipulatoren und Telemanipulatoren;139
5.1.3;4.1.3 Anwendungen von Assistenzrobotern in der Medizin;141
5.2;4.2 Anforderungen an Roboterassistenzsysteme;146
5.3;4.3 Grundaufbau der Industrieroboter;149
5.3.1;4.3.1 Industrieroboterzelle;152
5.3.2;4.3.2 Robotergelenke;155
5.3.3;4.3.3 Roboter-Bauformen;158
5.4;4.4 Kenngrößen von Industrierobotern;162
5.4.1;4.4.1 Der Tool Center Point (TCP);162
5.4.2;4.4.2 Positionier- und Wiederholgenauigkeit;163
5.4.3;4.4.3 Robotervermessung;167
5.5;4.5 Mathematische Beschreibung der Kinematik von Robotern;170
5.5.1;4.5.1 Maschinen- oder Gelenkkoordinaten;170
5.5.2;4.5.2 Kartesisches Koordinatensystem;171
5.5.3;4.5.3 Beschreibung der Lage eines Koordinatensystems;178
5.5.4;4.5.4 Raumkoordinaten;185
5.5.5;4.5.5 Orientierungswinkel;185
5.5.6;4.5.6 Rotationen nach Euler;186
5.6;4.6 Roboter-Kinematik;190
5.6.1;4.6.1 Hebelverbindungen;192
5.6.2;4.6.2 Festlegung für das Anbringen von Koordinatensystemen an Hebel;193
5.6.3;4.6.3 Beispiele für Transformationstabellen für 6- und 7-Achs-Roboter;197
5.6.4;4.6.4 Ableitung von Hebeltransformationen;203
5.7;4.7 Inverse Transformationen;211
5.7.1;4.7.1 Lösbarkeit der inversen Kinematik;212
5.7.2;4.7.2 Mehrdeutigkeiten;218
5.7.3;4.7.3 Planarer Zwei-Gelenk-Roboter;220
5.7.4;4.7.4 Inverse Koordinatentransformation eines 6-Achs-Roboters;225
5.7.5;4.7.5 Inverse Transformation mit Näherungsverfahren;233
5.8;4.8 Robotersteuerung;240
5.8.1;4.8.1 Messsysteme für die Gelenkwinkel;241
5.8.2;4.8.2 Regelung der Roboterachsen;243
5.8.3;4.8.3 Steuerungsarten;252
5.8.4;4.8.4 Programmierverfahren;261
5.8.5;4.8.5 Basiskoordinatensysteme;263
5.8.6;4.8.6 Roboter-Programmiersprache: Beispiel V+;268
5.8.7;4.8.7 Virtuelle Planungssysteme: Beispiel FAMOS Robotic;277
5.9;4.9 Robotersteuerung mit Hilfe von Sensoren;282
5.9.1;4.9.1 Robot-Vision-Systeme;283
5.9.2;4.9.2 Beispiel: Teileerkennung vom Band;289
5.9.3;4.9.3 Beispiel: Kameraunterstützte Demontage;290
5.9.4;4.9.4 Fügehilfen und Kraft-Momenten-Regelungen;294
5.10;4.10 Mobilität von Robotern;296
5.10.1;4.10.1 Freiheitsgrade mobiler Systeme;296
5.10.2;4.10.2 Positionsermittlung mobiler Systeme;297
5.10.3;4.10.3 Omni-Wheel und Mecanum-Rad;302
5.10.4;4.10.4 Simulationsmodell einer Roboterplattform;305
5.10.5;4.10.5 Simulation der Fahrzeugbewegung;308
5.10.6;4.10.6 Navigation ortsflexibler Roboter;312
5.10.7;4.10.7 Laufende Roboter;317
6;5 Computer-Vision-Systeme;327
6.1;5.1 Kameras für die Bildverarbeitung;328
6.2;5.2 Bildauflösung;331
6.3;5.3 Abbildungen über ein Lochkamera-Modell;334
6.4;5.4 Histogramme, Binärbilder, Blobs;338
6.5;5.5 Kantendetektion;340
6.6;5.6 Dreidimensionale Objekterkennung;344
6.6.1;5.6.1 Triangulation;345
6.6.2;5.6.2 Laserscanner;348
6.6.3;5.6.3 3D-Triangulation bei Standard-Stereogeometrie;349
6.6.4;5.6.4 Epipolargeometrie;351
6.6.5;5.6.5 3D-Mesung mit Punktematrix;352
6.6.6;5.6.6 Homogene Koordinaten;353
6.6.7;5.6.7 Transformationsmatrizen;356
6.6.8;5.6.8 Transformation von Punkten in Weltkoordinaten;357
6.6.9;5.6.9 Transformation von Punkten in Kamerakoordinaten;360
7;6 Lösung der Kontrollaufgaben;363
8;Literaturverzeichnis;373
9;Stichwortverzeichnis;379
