Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter · PDF fileFolie 1 Greif- und ......
Transcript of Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter · PDF fileFolie 1 Greif- und ......
![Page 1: Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter · PDF fileFolie 1 Greif- und ... Kollisionsfreie Bewegung mit dem Objekt Sicheres Abstellen des Objekts Kollisionsfreie Abfahrt Komplexe](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042708/5a7a418c7f8b9a01528c294c/html5/thumbnails/1.jpg)
Folie 1Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter > Christoph Borst > 24.01.2007
Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter mit mehrfingrigen Händen
Christoph Borst, Franziska ZachariasInstitut für Robotik und Mechatronik - DLR Oberpfaffenhofen
![Page 2: Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter · PDF fileFolie 1 Greif- und ... Kollisionsfreie Bewegung mit dem Objekt Sicheres Abstellen des Objekts Kollisionsfreie Abfahrt Komplexe](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042708/5a7a418c7f8b9a01528c294c/html5/thumbnails/2.jpg)
Folie 2Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter > Christoph Borst > 24.01.2007
Motivation: Autonomes Manipulieren von Objekten
„Einfacher Fall“: Relokation von ObjektenKollisionsfreie AnfahrtGreifen des ObjektsKollisionsfreie Bewegung mit dem ObjektSicheres Abstellen des ObjektsKollisionsfreie Abfahrt
Komplexe Manipulationsaufgabe (beidhändig)siehe obenDrehen, Schrauben, Fügen, Wischen/Polieren
![Page 3: Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter · PDF fileFolie 1 Greif- und ... Kollisionsfreie Bewegung mit dem Objekt Sicheres Abstellen des Objekts Kollisionsfreie Abfahrt Komplexe](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042708/5a7a418c7f8b9a01528c294c/html5/thumbnails/3.jpg)
Folie 3Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter > Christoph Borst > 24.01.2007
Wege zur Autonomen Manipulation
Klassische, modellbasierte PlanungsmethodenGrosse Auswahl schneller, ausgereifter PlanerGut passend zu Regelungsmethoden (Objektsteifigkeit)
Lernen durch VormachenMächtige Methodik, einfache Erweiterung des AufgabenfeldsÜbertragung auf den Roboter (Regelung) schwierig
Selbstlernende RoboterProbleme mit der Systemverfügbarkeit
![Page 4: Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter · PDF fileFolie 1 Greif- und ... Kollisionsfreie Bewegung mit dem Objekt Sicheres Abstellen des Objekts Kollisionsfreie Abfahrt Komplexe](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042708/5a7a418c7f8b9a01528c294c/html5/thumbnails/4.jpg)
Folie 4Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter > Christoph Borst > 24.01.2007
Wege zur Autonomen Manipulation
Klassische, modellbasierte PlanungsmethodenGrosse Auswahl schneller, ausgereifter PlanerGut passend zu Regelungsmethoden (Objektsteifigkeit)
Lernen durch VormachenMächtige Methodik, einfache Erweiterung des AufgabenfeldsÜbertragung auf den Roboter (Regelung) schwierig
Selbstlernende RoboterProbleme mit der Systemverfügbarkeit
DLR
![Page 5: Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter · PDF fileFolie 1 Greif- und ... Kollisionsfreie Bewegung mit dem Objekt Sicheres Abstellen des Objekts Kollisionsfreie Abfahrt Komplexe](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042708/5a7a418c7f8b9a01528c294c/html5/thumbnails/5.jpg)
Folie 5Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter > Christoph Borst > 24.01.2007
Problemstellung: Autonomes Greifen
Erkennen Planen Ausführen
![Page 6: Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter · PDF fileFolie 1 Greif- und ... Kollisionsfreie Bewegung mit dem Objekt Sicheres Abstellen des Objekts Kollisionsfreie Abfahrt Komplexe](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042708/5a7a418c7f8b9a01528c294c/html5/thumbnails/6.jpg)
Folie 6Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter > Christoph Borst > 24.01.2007
Problemstellung: Autonomes Greifen
Umwelt-modellierung
Bahnplanung
Griffplanung
Roboter-steuerung
Erkennen Planen Ausführen
![Page 7: Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter · PDF fileFolie 1 Greif- und ... Kollisionsfreie Bewegung mit dem Objekt Sicheres Abstellen des Objekts Kollisionsfreie Abfahrt Komplexe](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042708/5a7a418c7f8b9a01528c294c/html5/thumbnails/7.jpg)
Folie 7Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter > Christoph Borst > 24.01.2007
Modellbasierte Griffplanung
1. Was ist ein Griff ?
2. Was ist ein guter Griff ?
3. Gibt es viele „gute“ Griffe ?Wie nahe am optimalen Griff sind sie ?
4. Wie kann ein guter Griff generiert werden ?
![Page 8: Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter · PDF fileFolie 1 Greif- und ... Kollisionsfreie Bewegung mit dem Objekt Sicheres Abstellen des Objekts Kollisionsfreie Abfahrt Komplexe](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042708/5a7a418c7f8b9a01528c294c/html5/thumbnails/8.jpg)
Folie 8Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter > Christoph Borst > 24.01.2007
Modellbasierte Griffplanung
1. Was ist ein Griff ?
2. Was ist ein guter Griff ?
3. Gibt es viele „gute“ Griffe ?Wie nahe am optimalen Griff sind sie ?
4. Wie kann ein guter Griff generiert werden ?
![Page 9: Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter · PDF fileFolie 1 Greif- und ... Kollisionsfreie Bewegung mit dem Objekt Sicheres Abstellen des Objekts Kollisionsfreie Abfahrt Komplexe](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042708/5a7a418c7f8b9a01528c294c/html5/thumbnails/9.jpg)
Folie 9Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter > Christoph Borst > 24.01.2007
Was ist ein Griff?
Griff ? Präzision Kraft
Gut ?Besser ?
Qualitätsklassen Klassifikation Qualitätsmaß
![Page 10: Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter · PDF fileFolie 1 Greif- und ... Kollisionsfreie Bewegung mit dem Objekt Sicheres Abstellen des Objekts Kollisionsfreie Abfahrt Komplexe](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042708/5a7a418c7f8b9a01528c294c/html5/thumbnails/10.jpg)
Folie 10Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter > Christoph Borst > 24.01.2007
Grifftaxonomie (Cutkosky & Howe 1990)
![Page 11: Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter · PDF fileFolie 1 Greif- und ... Kollisionsfreie Bewegung mit dem Objekt Sicheres Abstellen des Objekts Kollisionsfreie Abfahrt Komplexe](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042708/5a7a418c7f8b9a01528c294c/html5/thumbnails/11.jpg)
Folie 11Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter > Christoph Borst > 24.01.2007
Grifftaxonomie
Kraftgriff
große Kraftviele Kontakteganze Hand beteiligt
Präzisionsgriff
große Feinfühligkeit wenige Kontaktenur Fingerspitzen beteiligt
Qualitätsbewertung: gleichPlanung: verschieden
![Page 12: Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter · PDF fileFolie 1 Greif- und ... Kollisionsfreie Bewegung mit dem Objekt Sicheres Abstellen des Objekts Kollisionsfreie Abfahrt Komplexe](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042708/5a7a418c7f8b9a01528c294c/html5/thumbnails/12.jpg)
Folie 12Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter > Christoph Borst > 24.01.2007
Modellbasierte Griffplanung
1. Was ist ein Griff ?
2. Was ist ein guter Griff ?
3. Gibt es viele „gute“ Griffe ?Wie nahe am optimalen Griff sind sie ?
4. Wie kann ein guter Griff generiert werden ?
![Page 13: Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter · PDF fileFolie 1 Greif- und ... Kollisionsfreie Bewegung mit dem Objekt Sicheres Abstellen des Objekts Kollisionsfreie Abfahrt Komplexe](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042708/5a7a418c7f8b9a01528c294c/html5/thumbnails/13.jpg)
Folie 13Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter > Christoph Borst > 24.01.2007
Griffqualität
Fragestellungen:
1. Was kann der Griff ?
2. Was soll der Griff können ?
3. Kann er mehr als er soll ?
![Page 14: Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter · PDF fileFolie 1 Greif- und ... Kollisionsfreie Bewegung mit dem Objekt Sicheres Abstellen des Objekts Kollisionsfreie Abfahrt Komplexe](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042708/5a7a418c7f8b9a01528c294c/html5/thumbnails/14.jpg)
Folie 14Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter > Christoph Borst > 24.01.2007
Formalisierung Griff
Griff: Menge von Kontakten
Kontaktmodelle:A Punktkontakt ohne ReibungB Punktkontakt mit ReibungC Softfinger Kontakt
Ergebnis am Objekt: Wrench ⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛×−
=frc
fw
)(c
![Page 15: Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter · PDF fileFolie 1 Greif- und ... Kollisionsfreie Bewegung mit dem Objekt Sicheres Abstellen des Objekts Kollisionsfreie Abfahrt Komplexe](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042708/5a7a418c7f8b9a01528c294c/html5/thumbnails/15.jpg)
Folie 15Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter > Christoph Borst > 24.01.2007
Griffqualität
Was kann ein einzelner Kontakt ?(Cone Wrench Space – CWS)
( ) ( ) ( ) .1⎪⎭
⎪⎬⎫
⎪⎩
⎪⎨⎧
≤∧⋅≤⋅−∧⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛×−
== iiiiiiiii
iiiCWS fnfnnff
frcf
wwic μ
Wrench Definition Reibungskegel Normierung
Was kann ein Griff mit k Kontakten ?(Grasp Wrench Space – GWS)
.1 ⎭
⎬⎫
⎩⎨⎧
∈∧== ∑=
k
icii i
CWSGWS wwww
![Page 16: Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter · PDF fileFolie 1 Greif- und ... Kollisionsfreie Bewegung mit dem Objekt Sicheres Abstellen des Objekts Kollisionsfreie Abfahrt Komplexe](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042708/5a7a418c7f8b9a01528c294c/html5/thumbnails/16.jpg)
Folie 16Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter > Christoph Borst > 24.01.2007
Griffqualität
Was soll der Griff können ?
Aufgabe spezifiziert
Task Wrench Space - TWS:
.2
1 ⎭⎬⎫
⎩⎨⎧
∈∧== ∑=
icii
i CWSTWS wwww
![Page 17: Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter · PDF fileFolie 1 Greif- und ... Kollisionsfreie Bewegung mit dem Objekt Sicheres Abstellen des Objekts Kollisionsfreie Abfahrt Komplexe](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042708/5a7a418c7f8b9a01528c294c/html5/thumbnails/17.jpg)
Folie 17Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter > Christoph Borst > 24.01.2007
Griffqualität
Was soll der Griff können ?
keine Aufgabe spezifiziert
Wirkung einer Einheitskraft beliebig verteilt am Objekt
Object Wrench Space - OWS:
{ } ...111 1 ⎪⎭
⎪⎬⎫
⎪⎩
⎪⎨⎧
∞∈∧∈∧⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛=∧=∧== ∑ ∑
= =
n
i
n
ici
i
iiii nCWSOWS
iw
tf
wfwww
Normierung auf Einheitskraft
Reibung Beliebig viele Angriffspunkte
![Page 18: Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter · PDF fileFolie 1 Greif- und ... Kollisionsfreie Bewegung mit dem Objekt Sicheres Abstellen des Objekts Kollisionsfreie Abfahrt Komplexe](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042708/5a7a418c7f8b9a01528c294c/html5/thumbnails/18.jpg)
Folie 18Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter > Christoph Borst > 24.01.2007
Griffqualität
Fragestellungen:
1. Was kann der Griff ?GWS
2. Was soll der Griff können ?TWS / OWS
3. Kann er mehr als er soll ?Qualitätsmaß
![Page 19: Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter · PDF fileFolie 1 Greif- und ... Kollisionsfreie Bewegung mit dem Objekt Sicheres Abstellen des Objekts Kollisionsfreie Abfahrt Komplexe](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042708/5a7a418c7f8b9a01528c294c/html5/thumbnails/19.jpg)
Folie 19Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter > Christoph Borst > 24.01.2007
Griffqualität
Fragestellungen:
1. Was kann der Griff ?GWS
2. Was soll der Griff können ?TWS / OWS
3. Kann er mehr als er soll ?Qualitätsmaß
Berechnung ?
![Page 20: Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter · PDF fileFolie 1 Greif- und ... Kollisionsfreie Bewegung mit dem Objekt Sicheres Abstellen des Objekts Kollisionsfreie Abfahrt Komplexe](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042708/5a7a418c7f8b9a01528c294c/html5/thumbnails/20.jpg)
Folie 20Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter > Christoph Borst > 24.01.2007
Berechnung der Griffqualität (Stand der Technik)
Diskretisierung der Reibungskegel undApproximation des GWS durch konvexe Hülle
Kirkpatrick et al. 1990Ferrari, Canny 1992Pollard 1994Teichmann, Mishra 1997Liu, Ding, Wang 1999Miller, Allen 99,03
1. Diskretisierung der Reibungskegel
• Fehler bei der Kegel Diskretisierung
• Fehler bei großem Reibungskoeffizienten
![Page 21: Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter · PDF fileFolie 1 Greif- und ... Kollisionsfreie Bewegung mit dem Objekt Sicheres Abstellen des Objekts Kollisionsfreie Abfahrt Komplexe](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042708/5a7a418c7f8b9a01528c294c/html5/thumbnails/21.jpg)
Folie 21Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter > Christoph Borst > 24.01.2007
Berechnung der Griffqualität (Stand der Technik)
Approximation des GWS durch konvexe Hüllen
1. GWS ≈ konvexe Hülle über Reibungskegelvektoren
2. GWS ≈ konvexe Hülle über Minkowskisumme der Reibungskegelvektoren
{ }⎟⎠⎞
⎜⎝⎛=
=mii
k
iQ ConvexHullGWS ,1,
11 ,, ww KU
{ }⎟⎠⎞
⎜⎝⎛⊕=
= mii
k
iQ ConvexHullGWS ,1,12 ,, ww K
GWSQ1GWSQ2
Projektion in Kraftraum
![Page 22: Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter · PDF fileFolie 1 Greif- und ... Kollisionsfreie Bewegung mit dem Objekt Sicheres Abstellen des Objekts Kollisionsfreie Abfahrt Komplexe](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042708/5a7a418c7f8b9a01528c294c/html5/thumbnails/22.jpg)
Folie 22Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter > Christoph Borst > 24.01.2007
Berechnung der Griffqualität (Stand der Technik)
Approximation des GWS durch konvexe Hüllen
1. GWS ≈ konvexe Hülle über Reibungskegelvektoren
2. GWS ≈ konvexe Hülle über Minkowskisumme der Reibungskegelvektoren
{ }⎟⎠⎞
⎜⎝⎛=
=mii
k
iQ ConvexHullGWS ,1,
11 ,, ww KU
{ }⎟⎠⎞
⎜⎝⎛⊕=
= mii
k
iQ ConvexHullGWS ,1,12 ,, ww K
GWSQ1GWSQ2
Projektion in Kraftraum
Komplexität: 4 Finger x 8 RKV = 32
Komplexität: 8 RKV ^ 4 Finger = 84 = 4096
![Page 23: Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter · PDF fileFolie 1 Greif- und ... Kollisionsfreie Bewegung mit dem Objekt Sicheres Abstellen des Objekts Kollisionsfreie Abfahrt Komplexe](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042708/5a7a418c7f8b9a01528c294c/html5/thumbnails/23.jpg)
Folie 23Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter > Christoph Borst > 24.01.2007
Effiziente Berechnung der Griffqualität
Hauptproblem: Komplexität GWSQ2
Berechnung GWS in hoher Genauigkeit
Vereinfachung:Kein vollständiger GWS benötigtUmgebung um TWS reicht aus
Idee:Inkrementelle Berechnung der TWS Umgebung
![Page 24: Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter · PDF fileFolie 1 Greif- und ... Kollisionsfreie Bewegung mit dem Objekt Sicheres Abstellen des Objekts Kollisionsfreie Abfahrt Komplexe](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042708/5a7a418c7f8b9a01528c294c/html5/thumbnails/24.jpg)
Folie 24Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter > Christoph Borst > 24.01.2007
Algorithmus
(1) Starthülle (4 Finger x 4 RKV)
(2) Suche kleinsten Wrench
(3) Berechne mit Hilfe der Kontakt-information den Wrench der die Hülle in dieser Richtung am weitesten ausdehnt.
(4) Starte bei (2) Abbruch: wneu < wmin(neu) * (1 + relativer Fehler)
![Page 25: Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter · PDF fileFolie 1 Greif- und ... Kollisionsfreie Bewegung mit dem Objekt Sicheres Abstellen des Objekts Kollisionsfreie Abfahrt Komplexe](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042708/5a7a418c7f8b9a01528c294c/html5/thumbnails/25.jpg)
Folie 25Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter > Christoph Borst > 24.01.2007
Zusammenfassung
6D - Kugel
+ Effizient berechenbar
- Qualität abhängig von Referenzpunkt
Task Spezifikation
+ Effizient berechenbar (max. Wrench an Ecken des TWS)
Allgem. Task Spez.
Problem:Sampling gibt sehr viele Wrenches
Approx. Ellipsoid
Aufgabenspezifikationen
![Page 26: Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter · PDF fileFolie 1 Greif- und ... Kollisionsfreie Bewegung mit dem Objekt Sicheres Abstellen des Objekts Kollisionsfreie Abfahrt Komplexe](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042708/5a7a418c7f8b9a01528c294c/html5/thumbnails/26.jpg)
Folie 26Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter > Christoph Borst > 24.01.2007
Modellbasierte Griffplanung
1. Was ist ein Griff ?
2. Was ist ein guter Griff ?
3. Gibt es viele „gute“ Griffe ?Wie nahe am optimalen Griff sind sie ?
4. Wie kann ein guter Griff generiert werden ?
![Page 27: Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter · PDF fileFolie 1 Greif- und ... Kollisionsfreie Bewegung mit dem Objekt Sicheres Abstellen des Objekts Kollisionsfreie Abfahrt Komplexe](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042708/5a7a418c7f8b9a01528c294c/html5/thumbnails/27.jpg)
Folie 27Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter > Christoph Borst > 24.01.2007
Untersuchung der Griffqualität
Interessante Fragen:Wie viele gute und schlechte Griffe gibt es ?Wie gut sind diese im Vergleich zu menschlichen Griffen ?Wie sehen die optimalen Griffe aus ?
Exemplarische Untersuchung:
![Page 28: Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter · PDF fileFolie 1 Greif- und ... Kollisionsfreie Bewegung mit dem Objekt Sicheres Abstellen des Objekts Kollisionsfreie Abfahrt Komplexe](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042708/5a7a418c7f8b9a01528c294c/html5/thumbnails/28.jpg)
Folie 28Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter > Christoph Borst > 24.01.2007
Untersuchung Griffqualität
Verhältnis kraftschlüssig / nicht kraftschlüssig:
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
Box Cone1 Cone2 Cube Cyl1 Cyl2 Sphere Cup Glass Pear Spoon
Zufall
4 KontaktpunkteReibung μ = 0.5Prozentsatz Griffe die kraftschlüssig sind
Nach 83 Kandidaten:
99,9% mindestens einer kraftschlüssig
![Page 29: Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter · PDF fileFolie 1 Greif- und ... Kollisionsfreie Bewegung mit dem Objekt Sicheres Abstellen des Objekts Kollisionsfreie Abfahrt Komplexe](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042708/5a7a418c7f8b9a01528c294c/html5/thumbnails/29.jpg)
Folie 29Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter > Christoph Borst > 24.01.2007
Untersuchung der Griffqualität
Verteilung der Griffe nach Qualitätsmaß
Es gibt nur wenigesehr gute Griffe
Wie gut sind typische menschliche Griffe?
![Page 30: Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter · PDF fileFolie 1 Greif- und ... Kollisionsfreie Bewegung mit dem Objekt Sicheres Abstellen des Objekts Kollisionsfreie Abfahrt Komplexe](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042708/5a7a418c7f8b9a01528c294c/html5/thumbnails/30.jpg)
Folie 30Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter > Christoph Borst > 24.01.2007
Untersuchung der Griffqualität
Verteilung der Griffe nach Qualitätsmaß
Optimaler Griff istnicht notwendig um sicher zu greifen
![Page 31: Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter · PDF fileFolie 1 Greif- und ... Kollisionsfreie Bewegung mit dem Objekt Sicheres Abstellen des Objekts Kollisionsfreie Abfahrt Komplexe](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042708/5a7a418c7f8b9a01528c294c/html5/thumbnails/31.jpg)
Folie 31Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter > Christoph Borst > 24.01.2007
Untersuchung der Griffqualität
Verteilung der Griffe nach Qualitätsmaß
Bewertung von 100 Griffen benötigt ca. 1.8 Sekunden (PIII / 900MHz).
Mit weniger als 100 Kandidaten ist die Wahrscheinlichkeit einen Griff zu bekommen, der besser als ein typischer menschlicher istbereits größer als 99.9%.
![Page 32: Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter · PDF fileFolie 1 Greif- und ... Kollisionsfreie Bewegung mit dem Objekt Sicheres Abstellen des Objekts Kollisionsfreie Abfahrt Komplexe](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042708/5a7a418c7f8b9a01528c294c/html5/thumbnails/32.jpg)
Folie 32Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter > Christoph Borst > 24.01.2007
Modellbasierte Griffplanung
1. Was ist ein Griff ?
2. Was ist ein guter Griff ?
3. Gibt es viele „gute“ Griffe ?Wie nahe am optimalen Griff sind sie ?
4. Wie kann ein guter Griff generiert werden ?
![Page 33: Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter · PDF fileFolie 1 Greif- und ... Kollisionsfreie Bewegung mit dem Objekt Sicheres Abstellen des Objekts Kollisionsfreie Abfahrt Komplexe](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042708/5a7a418c7f8b9a01528c294c/html5/thumbnails/33.jpg)
Folie 33Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter > Christoph Borst > 24.01.2007
Generate and Test Planer (Laufzeit 30 – 60 Sek.)
Wiederholung
KollisionstestHandkonfiguration
Griffbewertung
Eingabe-Daten
Griff-Generierung
Schnelle Filter
Stabilitäts-Maß
Robustheits-Maß
Ausgabe des besten Griffs
GWS ProjektionKraftraum - Momentenraum
Ergebnis
![Page 34: Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter · PDF fileFolie 1 Greif- und ... Kollisionsfreie Bewegung mit dem Objekt Sicheres Abstellen des Objekts Kollisionsfreie Abfahrt Komplexe](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042708/5a7a418c7f8b9a01528c294c/html5/thumbnails/34.jpg)
Folie 34Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter > Christoph Borst > 24.01.2007
Problemstellung: Autonomes Greifen
Umwelt-modellierung
Bahnplanung
Griffplanung
Roboter-steuerung
Erkennen Planen Ausführen
[Franziska Zacharias]
![Page 35: Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter · PDF fileFolie 1 Greif- und ... Kollisionsfreie Bewegung mit dem Objekt Sicheres Abstellen des Objekts Kollisionsfreie Abfahrt Komplexe](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042708/5a7a418c7f8b9a01528c294c/html5/thumbnails/35.jpg)
Folie 35Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter > Christoph Borst > 24.01.2007
Problem der kombinierten Greif- und Bahnplanung ?
Planungsmethoden im Konfigurationsraum benötigen für die Planung eine Zielstellung des TCP (Hand).
Greifplaner kann viele verschie-dene Handpositionen liefern.
Handpositionen können leicht oder schwer zu planen sein. Resultierende Manipulations-möglichkeiten am Ort gut oder schlecht.
![Page 36: Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter · PDF fileFolie 1 Greif- und ... Kollisionsfreie Bewegung mit dem Objekt Sicheres Abstellen des Objekts Kollisionsfreie Abfahrt Komplexe](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042708/5a7a418c7f8b9a01528c294c/html5/thumbnails/36.jpg)
Folie 36Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter > Christoph Borst > 24.01.2007
Abhängigkeiten der Greifposition von der Umwelt
Freiheitsgrade des Roboters(Reachability)
Lage des Greifobjekts zum Roboter(Reachability)
Freiraum in der Szene (Hindernisse)
Für Justin: Natürlichkeit der Konfigurationen
![Page 37: Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter · PDF fileFolie 1 Greif- und ... Kollisionsfreie Bewegung mit dem Objekt Sicheres Abstellen des Objekts Kollisionsfreie Abfahrt Komplexe](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042708/5a7a418c7f8b9a01528c294c/html5/thumbnails/37.jpg)
Folie 37Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter > Christoph Borst > 24.01.2007
Analyse der Erreichbarkeit (2D)
Brute Force Test möglich aber zuzeitaufwändig.
Beobachtung: Mensch greift in bestimmten Regionen relativ zum Objekt.
Heuristik: 1 Quadrant + Vorzugsrichtung
![Page 38: Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter · PDF fileFolie 1 Greif- und ... Kollisionsfreie Bewegung mit dem Objekt Sicheres Abstellen des Objekts Kollisionsfreie Abfahrt Komplexe](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042708/5a7a418c7f8b9a01528c294c/html5/thumbnails/38.jpg)
Folie 38Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter > Christoph Borst > 24.01.2007
Einfluss von Hindernissen (Modell 2D)
Ein Quadrant wird durch Heuristikausgewählt und untersucht
![Page 39: Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter · PDF fileFolie 1 Greif- und ... Kollisionsfreie Bewegung mit dem Objekt Sicheres Abstellen des Objekts Kollisionsfreie Abfahrt Komplexe](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042708/5a7a418c7f8b9a01528c294c/html5/thumbnails/39.jpg)
Folie 39Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter > Christoph Borst > 24.01.2007
Einfluss von Hindernissen (Modell 2D)
Partitionierung des Quadranten inSektoren
![Page 40: Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter · PDF fileFolie 1 Greif- und ... Kollisionsfreie Bewegung mit dem Objekt Sicheres Abstellen des Objekts Kollisionsfreie Abfahrt Komplexe](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042708/5a7a418c7f8b9a01528c294c/html5/thumbnails/40.jpg)
Folie 40Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter > Christoph Borst > 24.01.2007
Einfluss von Hindernissen (Modell 2D)
Repräsentation von Hindernissendurch 2D Gaussians
![Page 41: Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter · PDF fileFolie 1 Greif- und ... Kollisionsfreie Bewegung mit dem Objekt Sicheres Abstellen des Objekts Kollisionsfreie Abfahrt Komplexe](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042708/5a7a418c7f8b9a01528c294c/html5/thumbnails/41.jpg)
Folie 41Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter > Christoph Borst > 24.01.2007
Einfluss von Hindernissen (Modell 2D)
Bewertung der Sektoren durch die Nähe zu Hindernissen
![Page 42: Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter · PDF fileFolie 1 Greif- und ... Kollisionsfreie Bewegung mit dem Objekt Sicheres Abstellen des Objekts Kollisionsfreie Abfahrt Komplexe](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042708/5a7a418c7f8b9a01528c294c/html5/thumbnails/42.jpg)
Folie 42Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter > Christoph Borst > 24.01.2007
Einfluss von Hindernissen (Modell 2D)
Bewertung aller Sektoren zurEntscheidung der günstigstenRichtung.
Schwellwert zur Bewertung ob die Richtung erreichbar ist oder nicht. (experimentell ermittelt)
![Page 43: Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter · PDF fileFolie 1 Greif- und ... Kollisionsfreie Bewegung mit dem Objekt Sicheres Abstellen des Objekts Kollisionsfreie Abfahrt Komplexe](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042708/5a7a418c7f8b9a01528c294c/html5/thumbnails/43.jpg)
Folie 43Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter > Christoph Borst > 24.01.2007
Experiment 1
Zielobjekt: GrünHindernisse: Rot
Nur rechter Arm betrachtet
Akkumulierte SektorenwerteSchwellwert
Einfache Szene –schnelle Bahnplanung
![Page 44: Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter · PDF fileFolie 1 Greif- und ... Kollisionsfreie Bewegung mit dem Objekt Sicheres Abstellen des Objekts Kollisionsfreie Abfahrt Komplexe](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042708/5a7a418c7f8b9a01528c294c/html5/thumbnails/44.jpg)
Folie 44Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter > Christoph Borst > 24.01.2007
Experiment 2
Zielobjekt auf direktem Weg nicht erreichbar –Wegräumen von HindernissenEntfernen von Objekt, das im Weg ist und in Richtung des Ziels führt(Entscheidungsbaum)
Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter > Christoph Borst > 24.01.2007
![Page 45: Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter · PDF fileFolie 1 Greif- und ... Kollisionsfreie Bewegung mit dem Objekt Sicheres Abstellen des Objekts Kollisionsfreie Abfahrt Komplexe](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042708/5a7a418c7f8b9a01528c294c/html5/thumbnails/45.jpg)
Folie 45Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter > Christoph Borst > 24.01.2007
Experiment 2
Objekt 1 entferntErreichbarkeit wird besser –Schwellwert aber noch nicht überschrittenKorrelation mit Kollisionsinformation für die Zielkonfiguration
![Page 46: Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter · PDF fileFolie 1 Greif- und ... Kollisionsfreie Bewegung mit dem Objekt Sicheres Abstellen des Objekts Kollisionsfreie Abfahrt Komplexe](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042708/5a7a418c7f8b9a01528c294c/html5/thumbnails/46.jpg)
Folie 46Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter > Christoph Borst > 24.01.2007
Experiment 2
Erreichbarkeitswert unter Schwellwert – Objekt greifbarGute Korrelation Kollisionsinformation und Schwellwert
![Page 47: Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter · PDF fileFolie 1 Greif- und ... Kollisionsfreie Bewegung mit dem Objekt Sicheres Abstellen des Objekts Kollisionsfreie Abfahrt Komplexe](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042708/5a7a418c7f8b9a01528c294c/html5/thumbnails/47.jpg)
Folie 47Greif- und Taskplanung für Humanoide Roboter > Christoph Borst > 24.01.2007
Experiment 3