Die Visualisierung einer algebraischen Gleichung beschreibt die Bereiche, in denen ein Roboter aus geometrischen Gründen unsteuerbar wird.
Innsbruck - Wie sich Roboter bewegen, soll durch neue mathematische Zugänge verbessert werden. Im Rahmen eines aktuellen Forschungsprojekts des Wissenschaftsfonds FWF werden insbesondere das Erkennen von Kollisionssituationen und die Planung optimaler Bewegungspfade untersucht. Dabei werden algebraische Methoden für die Bewegungssteuerung von Robotern erstmals mit numerischen und geometrischen Methoden verbunden, gab der FWF in einer Aussendung bekannt.
Sicherheit
Egal ob Industrieroboter oder der aus "Star Wars" bekannte 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", erklärte Projektleiter Hans-Peter Schröcker vom Institut für Grundlagen der Bauingenieurwissenschaften der Universität Innsbruck.
Die bisherigen Methoden, solche Bereiche zu berechnen und bei den Bewegungsmustern der Roboter auszusparen, reichen nicht aus: "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", so Schröcker.
Forschungsziel
Da Algebra exaktere und umfassendere Berechnungen als die Numerik ermöglicht, haben algebraische Methoden in den mechanischen Wissenschaften in den letzten Jahren zunehmend an Popularität gewonnen. Auch gebe es bereits erste theoretische Ergebnisse für ihre Anwendung im Bereich der Roboterbewegungen, so der Forscher. Die Forschungsgruppe um Schröcker und Manfred Husty will diese an die praktischen Anforderungen des Maschinenbaus anpassen.
Neben der Sicherheit sollen neue mathematische Methoden den Bewegungsabläufen von Robotern aber auch mehr Effizienz bringen. Das kann zum Beispiel bedeuten: "auf dem kürzesten Weg", "schnell", "elegant", "energiesparend". (red)