Publikation
Verfahren zur Vermeidung von Kollisionen gesteuert beweglicher Teile einer Anlage
Udo Frese; Holger Täubig
Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz, Robert-Hooke-Straße 5, 28359 Bremen. Research Report, Vol. RR0901, 2009.
Zusammenfassung
Dieser technische Bericht beschreibt das Verfahren zur Vermeidung von Kollisionen
gesteuert beweglicher Teile einer Anlage, wie es durch das Deutsche
Forschungszentrum für künstliche Intelligenz beim Deutschen Patentamt unter
102009006256.4-32 zum Patent [1] angemeldet wurde.
Das Verfahren dient der zentralen ¨Ubewachung bewegter Anlagenteile (u.a. Roboterarme
und Fahrzeuge) zum Schutz vor Kollisionen mit einander oder mit der
Umwelt. Es ist entsprechend mit und ohne die zusätzliche sensorielle Erfassung von
Hindernissen einsetzbar.
Wesentlicher Bestandteil des Algorithmus ist die Darstellung des von einem bewegten
Anlagenteil während seiner Bewegung überstrichenen Volumens in Form der
konvexen Hülle einer endlichen Punktmenge zzgl. eines Pufferradius. Diese Darstellung
ist robust und in Echtzeit ohne numerische Probleme berechenbar. Die Darstellung
wird für alle involvierten Körper berechnet und anschließend dazu verwendet,
alle relevanten Paare von Körpern oder die sensoriell erfassten Bereiche der Umwelt
auf Kollisionen zu testen. Dazu wird ein neuer und echtzeitfähiger Algorithmus
angegeben.
Alle Berechnungen werden mittels konservativer Abschätzungen durchgef¨uhrt,
so dass ein mathematisch beweisbar sicheres Gesamtsystem entsteht. Es werden
einige solcher konservativer Abschätzungen für unterschiedliche Teile einer bewegten
Anlage angegeben, die es dem Anwender des Verfahrens ermöglichen, bei der
Beschreibung der Anlagengeometrie und -kinematik zwischen einer möglichst exakten
Modellierung und einer einfacher und schneller berechnenbaren zu variieren.
Für Fahrzeugtrajektorien (z.B. Bremsbewegungen) wird außerdem ein Konfigurationsraum
verwendet, der es erlaubt Kurven- und Kreisfahrten einheitlich und ohne
Singularitäten zu modellieren.