Erweiterte Greifalgorithmen auf Grundlage eines gelenksynergetischen Impedanzregelungskonzeptes

Abstract

Im Rahmen dieser Bachelorarbeit wird die Synthese von aufgabenorientierten Greifkoordi- naten, sogenannten Synergien, besprochen, sowie ein geeignetes Regelungskonzept zur Um- setzung dieser entwickelt. Zunächst werden die Ergebnisse einer umfangreichen Literaturre- cherche uber Roboterhände und deren Regelung sowie Greifsynergien und deren Analyse präsentiert. Motiviert durch die Analysen menschlicher Griffe unter Nutzung von Datenre- duktionstechniken wurde dieses Konzept auf die DLR Hand II übertragen. Dafür wurden Experimente mit menschlichen Probanden durchgeführt, bei denen diese einen bestimmten Satz an Testobjekten teleoperativ mit der DLR Hand II greifen sollten. Die resultierenden Daten wurden analysiert um anschließend geeignete Synergiekoordinaten zu synthetisieren, welche für die DLR Hand II umsetzbar sein sollten. Hierbei ergab sich, dass achtzig Prozent der Varianz aller durchgeführten Griffe durch zwei Koordinaten repräsentiert werden konnte, wobei diese ursprünglich durch zwölf Gelenkvariablen definiert waren. Im Anschluss wurde ein synergetischer Impedanzregler entwickelt und implementiert, der die Arbeiten beim DLR zur passivitätsbasierten Regelung robotischer Hände erweitert. Dieser Regler ermöglicht es das Verhalten einer synergetisch aktuierten beziehungsweise unteraktuierten Roboterhand zu imi- tieren. Demnach können verschiedene gekoppelte Koordinaten in Software realisiert werden, ohne dass zusätzliche Hardware benötigt wird. Darüber hinaus stellt das vorgestellte Rege- lungskonzept eine vereinfachte Schnittstelle für darüber liegende Greifplanungsalgorithmen zur Verfugung und vereinfacht das Aufzeichnen neuer Griffe. Um die Performanz bewerten zu können, sowie zur Bestimmung der Parameter des Reglers wurde dieser durch Vorgabe von Sollwertsprungen auf der DLR Hand II evaluiert. Zur Validierung des vorgestellten Konzeptes wurden abschließend zwei alltägliche Objekte erfolgreich gegriffen.