Pfad- und Bahnplanung

Zusammenfassung

In der Robotik bezeichnet man den Weg eines Endeffektors als Pfad. Weist man den Pfadpunkten der Reihe nach streng monoton anwachsende Zeitpunkte zu, so ergibt sich eine Bahn. Ein Pfad kann dabei entweder im Gelenkraum bzw. Konfigurationsraum durch Gelenkwinkelsets oder im Arbeitsraum durch die Endeffektorlage beschrieben werden. Einfache Verfahren realisieren als Pfad eine Gerade zwischen Start- und Zielpunkt. Eine Gerade im Gelenkraum bezeichnet man dabei als PtP-Pfad, im Arbeitsraum als Linear-Pfad. Aufwendigere Verfahren ziehen zur Kollisionsvermeidung weitere Punkte hinzu. Hierfür werden zwei erprobte Verfahren behandelt und an Beispielen detailliert erläutert: Die Potentialfeldmethode sowie die zufallsorientierte Wegenetzmethode.

Zur Bahnplanung werden drei in der Praxis häufig anzutreffende Methoden hergeleitet und an Beispielen erläutert: PtP-Bahn mit trapezförmigem Geschwindigkeitsverlauf, Interpolation von Pfadpunkten durch Polynome (Interpolationspolynome) sowie durch Splines (Spline-Interpolation).