Effiziente Bahnplanung und intuitive Aufgabenbeschreibung zur Erzeugung erwartungstreuen Verhaltens von Mehrrobotersystemen

Abstract

The design of complex systems in robotics requires modern engineering approaches and intuitive task descriptions. This work introduces an instruction paradigm that goes beyond typical programming interfaces and toward a more intuitive interaction style with a robot system. A newly developed motion planning algorithm avoids exhaustive exploration of configuration spaces and actively balances the exploitation of available information in order to achieve significant performance improvements compared to other state-of-the-art sampling-based planners. Accessible descriptions are realized by a combination of task-based control algorithms with multimodal interfaces and cognitive reasoning modules. Abstraction of kinematics, dynamics, geometry, and hardware aspects result in flexible systems with replaceable components. Reengineering between systems is reduced due to the development of an open source framework with common robotics algorithms.Der Aufbau komplexer Robotersystem erfordert moderne Entwicklungsansätze und intuitive Aufgabenbeschreibungen. Diese Arbeit führt ein neues Instruktionsmodell ein, das über klassische Programmiermethoden hinaus geht in Richtung einer intuitiven Zusammenarbeit mit einem Roboter. Ein neuer Bahnplanungsalgorithmus vermeidet die vollständige Erkundung von Konfigurationsräumen und wägt aktiv die Nutzung vorhandener Informationen aus, um erhebliche Effizienzsteigerungen gegenüber anderen Planern zu erreichen. Zugängliche Beschreibungen werden durch eine Kombination von aufgabenbasierten Kontrollalgorithmen mit multimodalen Schnittstellen und kognitiven Entscheidungsmodulen erreicht. Abstraktion von Aspekten der Kinematik, Dynamik, Geometrie und Hardware führen zu flexiblen Systemen mit austauschbaren Komponenten. Neuentwicklungen unter Systemen werden vereinfacht durch eine quelloffene Bibliothek mit verbreiteten Robotikalgorithmen