Schlagwort: ‘Aufgabenplanung’
Kollisionsfreie Trajektorienplanung für wachsende Bauteile in der robotergestützten Fertigung
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Im Rahmen des Forschungsprojekts FunkDAF untersucht das IGMR gemeinsam mit dem MSE und dem VCI der RWTH Aachen die Grenzen der additiven Fertigung. Unser Fokus liegt auf der multidirektionalen Fertigung: Anstatt Bauteile wie beim herkömmlichen 3D-Druck in planare Schichten zu zerlegen, generieren wir Druckpfade basierend auf Spannungsdaten, um lastpfadgerechte und somit stabilere Strukturen zu schaffen.
Die Kinematik: Wir nutzen einen 6-Achs-Industrieroboter in einer „Robot-Guided“-Konfiguration. Dabei führt der Roboter das Druckbett samt Bauteil unter einem stationären Extruder. Diese Nutzung aller sechs Freiheitsgrade ermöglicht den Druck komplexer, nicht-planarer Geometrien und erlaubt es, Bauteilabschnitte in variablen Orientierungen zur Schwerkraft zu fertigen.
Die Herausforderung: Die Trajektorienplanung für solche Systeme ist hochkomplex. Anders als bei statischen Druckbetten bewegen wir hier ein dynamisch wachsendes Werkstück im Raum. Das Bauteil selbst wird während des Prozesses zu einem potenziellen Kollisionsobjekt gegenüber der Düse und der Umgebung. Erschwerend kommt hinzu, dass der Extrusionsprozess zwingend einen minimalen Arbeitsabstand zur stationären Düse erfordert. Die Pfadplanung muss also nicht nur die Extrusion berücksichtigen, sondern auch präzise berechnen, wie sich das Bauteilvolumen verändert.
Besonders kritisch sind die Travelpfade (Leerfahrten) zwischen einzelnen Drucksegmenten. Hier muss der Roboter das Bauteil oft vollständig umorientieren, um den nächsten Abschnitt kollisionsfrei zu erreichen. Unsere aktuellen Experimente (siehe Bilder) demonstrieren dies eindrucksvoll:
- Helix auf Zylinder: Erfordert eine kontinuierliche, koordinierte Rotation, um Material auf einer gekrümmten Oberfläche abzulegen.
- Orthogonale Quader: Zeigen die Fähigkeit, durch eine 90°-Umorientierung Überhänge ohne Stützstrukturen zu drucken.
Ansprechpartner: Mark Witte
Weitere Informationen zum Projekt finden Sie hier.
IMBA-Schulung für das IIDEA-Projektteam
Unser IIDEA-Projektteam hat an einer Schulung zur „Integration von Menschen mit Behinderungen in die Arbeitswelt“ (IMBA) teilgenommen.
IMBA ist an der Schnittstelle von medizinischer und beruflicher Rehabilitation positioniert und ermöglicht eine präzise Beschreibung und Vergleich von Arbeitsanforderungen und menschlichen Fähigkeiten. In der Schulung wurden die Grundlagen von IMBA vermittelt, mit einem besonderen Fokus auf den definierten Merkmalen, die als Grundlage für die Bewertung von Arbeitsanforderungen und Fähigkeiten dienen. Ein Höhepunkt der Schulung war die Einführung in die Software „Marie Plus“, die eng mit dem IMBA-Konzept verbunden ist. Die Schulung wurde von Torsten Alles, Ph.D., dem Geschäftsführer des iqpr, durchgeführt. Sein umfassendes Wissen und seine Erfahrung haben dazu beigetragen, die Bedeutung von IMBA in der Arbeitstherapie und der tätigkeitsorientierten medizinischen Rehabilitation zu unterstreichen.
Wir sind überzeugt, dass diese Schulung unsere bisherige Forschung unterstützen wird und einen wertvollen Beitrag zum IIDEA-Projekt leisten wird. Wir sind dankbar für die Expertise, die wir durch diese Schulung gewonnen haben, und freuen uns darauf, die erworbenen Kenntnisse in unserer täglichen Arbeit anzuwenden.
Hier findet ihr weitere Informationen zum IIDEA-Projekt.
Ansprechpartner:
Mathias Hüsing
Carlo Weidemann
Elodie Hüsing
Sophie-Charlotte Keunecke
Christina Jansen
Robot Cooking – Überführung von Beobachtungen in eine Planungssprache
Überführung von Beobachtungen in eine Planungssprache: Ein automatisierter Ansatz im Bereich des Kochen
Im Robot Cooking Projekt wird eine automatisierte Methode entwickelt, um Bewegungsdaten zu analysieren, identifizieren und in eine maschinenlesbare Planungssprache zu überführen. Dies geschieht am Beispiel eines Kochszenarios, indem die Bewegungsdaten durch die Aufzeichnung der Handpose des Kochs erfasst werden.
Die Aufzeichnung erfolgt mit einem Motion-Capture-System, bestehend aus sieben Kameras und einem Handschuh mit drei Markern auf dem Handrücken des Kochs. Die Position der Marker wird durch Triangulation bestimmt. Dies liefert genügend Informationen, um die Handpose abzuleiten. Die Aufnahme erfolgt mit 120 Bildern pro Sekunde. Vor dem Kochvorgang werden alle Objekte im Arbeitsraum identifiziert und ihre Ausgangspositionen bestimmt. Die Bewegungsdaten werden kontinuierlich aufgezeichnet und in Posen mit Zeitstempeln umgewandelt. Zusätzliche Informationen wie Geschwindigkeit, Beschleunigung und Winkel in Bezug auf die Tischplatte werden aus den Rohdaten abgeleitet.
Eine erste Strukturierung des Datensatzes erfolgt durch die Identifizierung der Nebenhandlungen mittels Klassifikation. Hierbei werden Greifen, Bewegen und Ablegen als wiederkehrende Handlungen erkannt. Ein eigener Trainingsdatensatz wird verwendet, um einen Klassifikator zu trainieren, der diese Handlungen erkennt. Dies ermöglicht eine einfachere Analyse der verbleibenden Aktionen.
Das Clustering wird angewendet, um unbekannte Aktionen zu identifizieren. Ein dynamischer Ansatz ermöglicht die Analyse trotz hoher Variabilität in der Ausführung. Ein eindeutiger Fingerabdruck für jede Handlung wird gefunden, basierend auf der Ausrichtung des Handrückens und seiner Geschwindigkeit auf der Tischebene, um jedes Einzelbild einem Cluster und schließlich einer Aktionen zuzuordnen.
Die gewonnenen Erkenntnisse aus Klassifikation und Clustering werden in eine maschinenlesbare Planning Domain Definition Language (PDDL) übersetzt. Ein Zeitplan wird erstellt, wobei bekannte Aktionen direkt zugeordnet werden. Start- und Endpositionen werden festgelegt, und virtuelle Objektverfolgung wird verwendet, um den Verlauf von Objekten während des Kochens darzustellen. Für unbekannte Aktionen werden Vorbedingungen und Auswirkungen dynamisch gehandhabt. Die Ergebnisse werden in eine maschinenlesbare PDDL übersetzt. Diese formale Darstellung ermöglicht die effiziente automatische Planung und Ausführung der zuvor demonstrierten Kochaufgabe.
Zusätzliche Informationen sind im oben verlinkten Video, dem Poster und dem Paper verfügbar.
Ansprechpartner:
Markus Schmitz
IGMR Seminar: Dr. Michael Cashmore – Plan-Based Robot Control in Real-Time
Mit dem Vortrag von Dr. Miachel Cashmore von der University of Strathclyde startet die virtuelle IGMR Vortragsreihe im Wintersemester 20/21. Wir freuen uns auf einen Einblick in ROSPlan und Plan-Based Robot Control in Real-Time.
Mittwoch, 2. Dezember 2020 16:30 Uhr in Zoom Zoom Meeting Informationen: https://rwth.zoom.us/j/98454895570?pwd=NkpiSWkyaTJtdWlralJrSUtnMDdDZz09 Meeting-ID: 984 5489 5570, Kenncode: 186393
Die Datenschutzhinweise zur Nutzung von Zoom und eine Handreichung für Teilnehmer (Studierende) können von den Seiten des CLS der RWTH Aachen University heruntergeladen werden.
The topic of the seminar will focus on the numerous temporal and numeric challenges that arise in plan execution. If a plan is produced with some flexibility, how it can be executed? In this context the properties of temporal controllability, robustness envelopes, replanning in-situ, and planning concurrently to execution, deliberation in a system of distributed components, in which your actions can affect other parts of a larger system will be discussed.
Die Veranstaltungen im Wintersemester 2020/2021 werden in Zusammenarbeit mit dem VDI-GPP-Arbeitskreis des Bezirksvereins Aachen durchgeführt.
