Hornung Simulation paralleler Roboterprozesse

Ein System zur rechnergestützten Programmierung komplexer Roboterstationen
1990
ISBN: 978-3-642-51149-3
Verlag: Springer
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark

E-Book, Deutsch, Band 14, 148 Seiten, eBook

Reihe: Fachberichte Simulation

Ein System - SP3R - zur graphischen Programmierung und Simulation wird vorgestellt. Es ist geeignet, Aktionen in Roboterzellen in hoher Auflösung parallel zu simulieren und Fehler mit geringstmöglichem Aufwand zu korrigieren. Zur Repräsentation komplex aufgebauter Roboterstationen wird ein topologisches Modell der Zellkomponenten nach Baumstruktur verwendet; periphere Geräte können in den Programmablauf einbezogen werden. Über die Anwendungen in der Robotik hinaus gibt das Buch einen Überblick darüber, wie parallele Prozesse in komplex strukturierten Modellwelten effizient programmiert und detailliert simuliert werden können. Durch die Methoden der Computergraphik kann die Roboterszene mit einer Animation in Realzeit präsentiert werden.

Zielgruppe

Research

Autoren/Hrsg.

Hornung, Bernhard

Inhaltsverzeichnis

1 Thematische Einordnung und Zielsetzung des Systems SP3R.- 1.1 Einleitung.- 1.1.1 Einsatz von Robotern.- 1.1.2 Robotersimulationssysteme und Offline-Programmierung.- 1.2 Modelle und Programmierverfahren.- 1.2.1 Programmierung in realer Produktionsumgebung.- 1.2.2 Grundlagen und Konzepte modellbasierter Roboterprogrammiersprachen.- 1.2.2.1 Framekonzept — Koordinatentransformation — Bahnplanung — Steuerungsarten.- 1.2.2.2 Umweltmodell — explizite / implizite Programmierung.- 1.2.2.3 Interpretative Kommandosprachen / Compilersprachen.- 1.2.2.4 Zeitliche Koordinierung von Prozessen: [Parallelität — Synchronisation — Kommunikation].- 1.3 Beschränkungen und Problematiken der eingesetzten Programmierverfahren.- 1.4 Der Ansatz in SP3R.- 1.4.1 Modellbildung.- 1.4.1.1 Klassifikation der funktionalen Komponenten.- 1.4.1.2 Baumstrukturartiges Modell der Roboterzelle.- 1.4.2 Programmiersteuerung.- 1.4.2.1 Zentrale Systemsteuerung, Parallelbedienung der Komponenten, globale Zeitschnur als Referenz zur Interpolation der Aktionen.- 1.4.2.2 Interpretative Programmausführung mit Rücksprungmöglichkeiten.- 1.4.3 Synchronisation und Koordination.- 1.5 Vergleich des Systems mit anderen Simulationsverfahren für robotergestützte Fertigungsanwendungen.- 1.5.1 Gängige Roboterprogrammiersprachen und Robotersimulationssysteme.- 1.5.2 Diskrete Simulation flexibler Fertigungssysteme.- 1.5.2.1 Petrinetze.- 1.5.2.2 General Purpose-Simulationssprachen.- 1.5.2.3 Abgrenzung von SP3R.- 1.6 Entstehungsgeschichte von SP3R.- 2 Modellstruktur, Simulationssteuerung, Funktionen von SP3R.- 2.1 Beispiel-Fertigungszelle zur Motivation.- 2.2 Einteilung der Zellkomponenten in Klassen.- 2.2.1 Aktive funktionsbehaftete Komponenten.- 2.2.2 Passive Komponenten.- 2.2.3 Topologische Beziehungen der Komponenten und semantische Restriktionen.- 2.3 Das zugrundeliegende Modell in SP3R.- 2.3.1 Dynamische Datenstrukturen zur Repräsentation der Zellstruktur mit ihren Komponenten.- 2.3.1.1 Struktur einer Komponente.- 2.3.1.1.1 Universeller Beschreibungsteil.- 2.3.1.1.2 Klassentypspezifischer Beschreibungsteil.- 2.3.1.2 Verzeigerung der Komponenten.- 2.3.1.3 Ableitung des SP3R-Modells aus den Datenstrukturen des Modellierprozesses.- 2.3.2 Modell zur Beschreibung der Beispielzelle.- 2.3.3 Zuordnung der Programmierkommandos zu den Komponenten.- 2.3.3.1 Anhängen der Befehlslisten an die Komponentenstrukturen.- 2.3.3.2 Zuordnung der Interpolationsinformation zu den Befehlen.- 2.4 Die zentrale Systemsteuerung in SP3R.- 2.4.1 Die Idee der Zeitschnur: eine globale Systemzeit mit diskretem Raster als Referenz aller Aktionen.- 2.4.2 Verwaltung und Fortschaltung der aktiven Komponenten in jedem Interpolationsschritt.- 2.4.3 Steuerung des Programmablaufs.- 2.4.3.1 Anforderung neuer Programmierbefehle im Programm-definitionsmodus.- 2.4.3.1.1 Spezifikation eines neuen Befehls im Dialog.- 2.4.3.1.2 Lesen vordefinierter Befehlssequenzen.- 2.4.3.2 Befehlsausführung im Simulationsmodus.- 2.4.3.3 Zurücksetzen des Programmzeigers um die minimal erforderliche Zeitdifferenz.- 2.5 Programmierfunktionen für die Komponentenklassen.- 2.5.1 Individuelle Funktionssätze für jede Klasse.- I. Roboter mit Effektor.- II. Fahrzeug.- III. Sensor.- IV. Hilfskinematik.- V. Werkstück / Frame.- VI. Allgemeine / System-Befehle.- 2.5.2 Emulation der Komponenten zur Ausführung ihrer Funktionen.- I. Roboteremulation.- II. Fahrzeugemulation.- III. Sensoremulation.- IV. Emulation von Hilfskinematiken.- 2.6 Synchronisation.- 2.6.1 Kanäle und Ereignisobjekte für Kommunikation und zeitliche Synchronisation der Komponenten.- 2.6.2 Beispiele.- 2.6.3 Synchronisationskommandos.- 2.6.3.1 Systemseitige Befehle zur Definition von Kanälen und Ereignisobjekten.- 2.6.3.2 Klassenunabhängige Befehle zum Setzen und Warten auf Kanalsignal und Ereignisobjekt.- 2.6.3.3 Klassenspezifische Synchronisationsfunktionen.- 2.7 Koordination.- 2.7.1 Prinzip des Koordinationsmodus: Ein bewegtes Frame mit nachfolgenden abhängigen Komponenten.- 2.7.2 Explizite / implizite Bewegungsvorgabe.- 2.7.3 Ablauf einer Koordinationsbewegung.- 2.7.3.1 Definition und Startfreigabe.- 2.7.3.2 Synchronisierphase.- 2.7.3.3 Allgemeine Bewegungsphase.- 2.7.3.4 Entkopplung.- 2.7.4 Beispiele.- 2.7.5 Systemseitige Koordinationsfunktionen.- 2.7.6 Randbedingungen und Schwierigkeiten.- 2.8 Simulationsergebnisse.- 2.8.1 Entwicklung, Test und Bewertung von Programmen in der Roboterzelle.- 2.8.2 Archivierung von Programmen und download.- 2.8.3 Graphische Visualisierung der Programme.- 2.8.4 Kollisionstest.- 3 Systemumgebung, Implementierung, Programmbeispiel.- 3.1 Das Robotersimulationssystem ROSI.- 3.2 Implementierung von SP3R.- 3.2.1 Einbettung und Schnittstellen SP3R ROSI.- 3.2.2 Die Programmablaufstruktur von SP3R.- 3.2.2.1 Gesichtspunkte beim Entwurf der Programmablaufstruktur.- 3.2.2.2 Programmdefinitionsmodus.- 3.2.2.3 Planung der Aktionen.- 3.2.2.4 Simulationsmodus.- 3.3 Programm zur Beipielzelle.- 4 Zusammenfassung und Ausblick.- 4.1 Bewertung und Abgrenzung des Einsatzspektrums von SP3R.- 4.2 Erweiterungsmöglichkeiten des Roboterprogrammiersystems SP3R.- 4.3 Verwendung des Systemkonzepts zur Steuerung allgemeiner paralleler Abläufe.- 5 Literaturverzeichnis.- 6 Sachverzeichnis.