Browsing by Author "Wegener, Kai"

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Ein flexibles Greifsystem für Roboterassistenten im Haushalt
(2007) Wegener, Kai; Westkämper, Engelbert (Prof. Dr.-Ing. Prof. E.h. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c. mult.)
Ziel der vorliegenden Arbeit war es, Lösungsansätze für flexible und niedrig komplexe Greifsysteme zu schaffen, die es Roboterassistenten ermöglichen, mit ihrer Umwelt zu interagieren und flexibel auf sich ändernde Handhabungssituationen zu reagieren. Hierzu wurde der Finray-Effekt, ein bionisches Prinzip für selbstadaptive Systeme, theoretisch untersucht und für den Einsatz als Fingerkinematik in flexiblen Greifsystemen nutzbar gemacht. Ausgehend vom Stand der Technik wurden typische Einsatzszenarien für Roboterassistenten im Haushalt analysiert. Auf Basis von Lösungsansätzen für die einzelnen Teilsysteme wurden Gesamtkonzepten entwickelt. Ein Konzept mit drei Fingern, die sich zu drei unterschiedlichen Grifftypen konfigurieren können wurde mit dem oben beschriebenen Finray-Effekt kombiniert und weiter detailliert. Im Fokus stand hierbei die grundlegende Untersuchung des Finray-Effektes hinsichtlich seiner greiftechnischen Fähigkeiten. Hierfür wurde der Finray-Effekt in Form einer selbstadaptiven diskreten Kette aus Fingergliedern weiter vereinfacht. Auf Basis dieser Vereinfachung wurde die Kinematik geometrisch und hinsichtlich der resultierenden Kräfte in allgemeiner Form für n-gliedrige Kinematiken modelliert. Um das Verhalten bzgl. unterschiedlicher Objektgeometrien zu untersuchen, wurden umfangreiche Bewegungssimulationen durchgeführt. Auf Basis dieser grundlegenden Untersuchung wurde ein Verfahren entwickelt, welches ausgehend von einem Objektmodell vorhersagen über den Gleichgewichtszustand der Fingerkinematik zulässt. Um die Praxistauglichkeit der Entwicklungen zu bestätigen, wurden zwei Gesamtsystemvarianten aufgebaut und hinsichtlich ihrer Greifmöglichkeiten im Umgang mit geometrievarianten Objekten untersucht. Beide Hände überzeugen durch ihre hohe Flexibilität gegenüber sich ändernden Objektgeometrien. Die IPA-Hand II ist aufgrund der integrierten selbstadaptiven Fingerkinematik in der Lage, ein enormes Objektspektrum abzudecken. Die niedrige Komplexität hinsichtlich des mechanischen Aufbaus und des Planungsaufwandes prädestinieren diese Art von Händen für Roboterassistenten im Haushaltsbereich.