Robotik I - Einführung in die Robotik

Koordination: T. Asfour

Empfehlungen:

Zur Abrundung ist der nachfolgende Besuch der LVs „Robotik II“, „Robotik III“ und „Mechano-Informatik in der Robotik“ sinnvoll.

Die Vorlesung gibt einen grundlegenden Überblick über das Gebiet der Robotik. Dabei werden sowohl Industrieroboter in der industriellen Fertigung als auch Service-Roboter behandelt. Insbesondere werden die Modellbildung von Robotern sowie geeignete Methoden zur Robotersteuerung vorgestellt.

Es werden die einzelnen System- und Steuerungs-komponenten eines Roboters vorgestellt und, darauf aufbauend, ein Gesamtmodell eines Roboters erstellt. Das Modell beinhaltet dabei funktionale Systemaspekte, die Architektur der Steuerung sowie die Organisation des Gesamtsystems. Methoden der Kinematik, der Dynamik und der Sensorik werden ebenso diskutiert wie die Steuerung und Verfahren zur Bahnplanung und Kollisionsvermeidung. Ansätze zu intelligenten autonomen Robotersystemen und Roboterarchitekturen werden behandelt.

Weiterführende Literatur

Fu, Gonzalez,Lee: Robotics - Control, Sensing, Vision, and Intelligence

Russel, Norvig: Artificial Intelligenz - A Modern Approach, 2nd. Ed.

Die Vorlesung vermittelt einen Überblick über die Grundlagen der Robotik am Beispiel
von Industrierobotern, Service-Robotern und autonomen humanoiden Robotern. Im
Mittelpunkt stehen die Modellierung von Robotern, sowie Methoden zur Steuerung
und Planung von Roboteraktionen.

In der Vorlesung werden die grundlegenden System- und Steuerungskomponenten
eines Roboters behandelt. Es werden elementare Verfahren zur kinematischen und
dynamischen Robotermodellierung vorgestellt, sowie unterschiedliche Regelungsund
Steuerungsverfahren. Weiterhin werden Ansätze zur Umwelt- und
Objektmodellierung vorgestellt, die anschließend von Bewegungsplanungs-,
Kollisionsvermeidungs- und Greifplanungsverfahren verwendet werden. Abschließend
werden Themen der Bildverarbeitung, Programmierverfahren und Aktionsplanung
behandelt und aktuelle intelligente autonome Robotersysteme und ihre
Roboterarchitekturen vorgestellt.

Modul für Master Maschinenbau, Mechatronik und Informationstechnik,
Elektrotechnik und Informationstechnik

Vorlesung mit 3 SWS + 1 SWS Übung.
6 LP entspricht ca. 180 Stunden
ca. 45 Std. Vorlesungsbesuch,
ca. 15 Std. Übungsbesuch,
ca. 90 Std. Nachbearbeitung und Bearbeitung der Übungsblätter
ca. 30 Std. Prüfungsvorbereitung

Studierende sind in der Lage die vorgestellten Konzepte auf einfache und realistische
Aufgaben aus dem Bereich der Robotik anzuwenden.
Dazu zählt die Beherrschung und Herleitung der für die Robotermodellierung
relevanten mathematischen Modelle.

Weiterhin beherrschen Studierende die kinematische und dynamische Modellierung
von Robotersystemen, sowie die Modellierung und den Entwurf einfacher Positionsund
Kraftbasierter Regler.Die Studierenden sind in der Lage für reale Aufgaben in der Robotik, beispielsweise
der Greif- oder Bewegungsplanung, geeignete geometrische Umweltmodelle
auszuwählen.
Die Studierenden kennen die algorithmischen Grundlagen der Pfad-, Bewegungs- und
Greifplanung und können diese Algorithmen auf Problemstellungen im Bereich der
Robotik anwenden.
Sie kennen Algorithmen aus dem Bereich der maschinellen Bildverarbeitung und sind in der Lage, diese auf einfache Problemstellungen der Bildverarbeitung anzuwenden.
Die Studierenden besitzen Kenntnisse über den Entwurf passender
Datenverarbeitungsarchitekturen und können gegebene, einfache
Aufgabenstellungen als symbolisches Planungsproblem modellieren und lösen.