Entwicklung von Applikationen für einen Roboterarm

Entwicklung von Applikationen für einen Roboterarm

Aufgabenstellung:

Die Aufgabe der Bachelorarbeit war es, die Grundlage für die Entwicklung von Applikationen für den 5-achsigen Greifarm "HD2 5-Axis Arm" der Firma Super Droid Robots Inc. zu erschaffen. Die eigentliche Entwicklung der Steuerung erforderte eine Untersuchung der Algorithmen der direkten und der inversen Kinematik. Zu Testzwecken sollte eine Simulation des Roboterarms, die die Algorithmen berechnen und die End-Stellung des Greifarms graphisch darstellen kann, entwickelt werden.


Hardware:

Der Roboterarm "5-Axis Arm" von SuperDroid Robots Ink. aus Wake Country, NC USA stellt einen fünfachsigen Greifarm dar. Der Arm kann entweder stationär oder auf einer fahrbaren Plattform verwendet werden. Der Greifarm hat, wie der Name schon sagt, fünf Gelenke: Basis, Schulter, Ellbogen, Unterarm und Greifer. Jeder Achse besitzt einen Potentiometer, der die Winkelangabe liefert.


Software:

Das Programm "SDR Robot Controller" von dem Hersteller wurde für das Testen benutzt. Damit lässt sich der Greifarm über einen Interface oder mit einem Gamepad steuern.


Algorithmen:

Um die Armbewegung zu einem bestimmten Punkt im Raum durchzuführen, musste ein Algorithmus verwendet werden, der die Winkel der Achsen aus der Ziel-Koordinate berechnet. Die Grundlage für diese Berechnung liefert die inverse Kinematik. Im Gegenteil zur direkten Kinematik, die dazu dient aus dem Winkel die Position des End-Effektors zu berechnen.

Bei der Untersuchung der Algorithmen wurde die Bibliothek "Robotics Toolbox for Matlab" (Release 8) von Peter I. Corke verwendet.

Die Algorithmen der direkten und der inversen Kinematik wurden für die Weiterentwicklungen detailliert dokumentiert.


Simulation:

Die Erstellung der Simulation des "5-Axes Arm" folgte in Matlab. Das Programm ist in der Lage die Berechnung der Rückwärtstransformation (inverse Kinematik) sowie die graphische Schemadarstellung des Roboterarmes auszuführen. Die Vorwärtstransformation (direkte Kinematik) sollte nicht implementiert werden, da sich diese für den praktischen Einsatz als unhandlich bewiesen hat und damit nicht in die Aufgabenstellung dieser Bachelorarbeit aufgenommen wurde.
 

Artur Dietrich (Juni 2010)