Advanced Robotic Kinematics and Dynamics

  Urheberrecht: © IGMR

Der Kurs Advanced Robotic Kinematics and Dynamics vermittelt den Studierenden ein tiefes Verständnis für mathematische Modellierungsstrategien und Lösungsansätze im Bereich der Industrierobotik. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der kinematischen und dynamischen Analyse von seriellen und parallelen Manipulatoren. Ziel der Veranstaltung ist es, den Studierenden alle Grundlagen zu vermitteln, die für die Auswahl, Bewegungssteuerung und Programmierung solcher Roboterstrukturen erforderlich sind.

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Lehrinhalte

Die Vorlesung behandelt die Methoden, die zur Berechnung von Positionen, Geschwindigkeiten und Beschleunigungen von Robotersystemen erforderlich sind. Darauf aufbauend werden Algorithmen entwickelt, die die mathematische Beschreibung der Bewegungszustände kodieren.

Die Studierenden entwickeln die Fähigkeit, die Denavit-Hartenberg-Notation für Robotersysteme einzusetzen und zu verwenden. Mit Hilfe dieser Notation sind die Studierenden in der Lage, die kinematischen und dynamischen Modelle von seriellen und parallelen Robotern abzuleiten. Solche Modelle werden für die Implementierung und Ausführung von Trajektorien in realen Anwendungen benötigt.

Einführung

• Kinematische Strukturen
• Pose, Orientierung und Position
• Winkeldarstellungen
• Einheitliche Quaternionen
• Analyse des Arbeitsraums
• Koordinatentransformation
• Denavit-Hartenberg-Konvention

Roboter-Kinematik

• Direkte Kinematik
• Inverse Kinematik
• Differentielle Kinematik
• Inverse differentielle Kinematik
• Parallele Kinematik

Roboter-Dynamik

• Lagrange-Formulierung
• Newton-Euler-Formulierung
• Anwendungen in der Dynamik

Trajektorienplanung

• Trajektorienplanung im Gelenkraum
• Trajektorienplanung im Arbeitsraum

Ergänzende Themen

• Kurze Einführung in ROS
• Kurze Einführung in die automatische Aufgabenplanung