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Si m u l a t i o n 0 6 -2 3 · w w w c o m p u t e r - a u t o m a t i o n d e | 21 Das Subsystem für die Bewegungsplanung ist ein aktiviertes enabled Subsystem das vom Robot Arm Scheduler das Signal erhält eine Trajektorie zu erstellen der der Robotermanipulator folgen soll Das Subsystem sendet dem Joint Trajectory Controller in ROS den Befehl zur Verfolgung dieser Trajektorie mithilfe eines ROS Publish-Blocks Der Roboterarm-Scheduler aktiviert dieses Subsystem immer dann wenn sich der Roboter-Manipulator während des Pickand-Place-Workflows bewegen muss und es bleibt aktiviert bis der Roboter die gewünschte Zielposition erreicht hat Mobiler Roboter Die Komponente ‚Mobiler Roboter‘ implementiert die Tasks die der Main Task Scheduler dem mobilen Roboter zuweist Sie besteht aus dem Mobile Links sind dessen Position und Orientierung sowie Linearund Winkelgeschwindigkeit Der Workflow In unserem Beispiel werden Simulink und Stateflow dazu genutzt verschiedene Komponenten eines Pickand-Place-Workflows mit einem mobilen Manipulator in einer simulierten Lagerhalle eines Recyclingbetriebs zu implementieren Der Manipulator nimmt recyclebare Objekte von einem zentralen Förderband auf und transportiert sie zu den jeweiligen Recyclingstationen Zur Untersuchung der Pickand-Place-Komponenten lässt sich das Simulink-Modell über das Matlab-Befehlsfenster öffnen Das Modell besteht aus folgenden Komponenten Main Task Scheduler Roboter-Manipulator Mobiler Roboter Main Task Scheduler Ein Stateflow-Diagramm steuert den Ablauf der Tasks die der mobile Manipulator zur Ausführung der Pickand-Place-Aufgabe abarbeiten muss Es aktiviert die Tasks für den Robotermanipulator oder den mobilen Roboter in Abhängigkeit vom erforderlichen Arbeitsablauf Der Arbeitsablauf besteht aus den folgenden Schritten • Der mobile Manipulator fährt zum Förderband um ein Objekt für das Recycling aufzunehmen • Die RGB-D-Kamera am Roboterarm erkennt die Orientierungen und Arten der Objekte mit Deep Learning • Der Roboterarm hebt das erkannte Objekt auf • Der mobile Manipulator steuert den für den erkannten Objekttyp Flasche oder Dose geeigneten Recyclingbehälter an und legt das Objekt hinein • Der Roboter kehrt zum Förderband zurück und wiederholt diesen Arbeitsablauf bis keine Gegenstände mehr erkannt werden Roboter-Manipulator Diese Komponente implementiert die Tasks die der Main Task Scheduler dem Roboter-Manipulator zuweist Sie umfasst den Roboterarm-Scheduler das Wahrnehmungs-Subsystem und das Bewegungsplanungs-Subsystem Der Roboterarm-Scheduler innerhalb der Komponente für den Roboter-Manipulator enthält fünf Zustände Idle MoveToHome Detect PickObject und PlaceObject Der Roboterarm befindet sich je nach Zuweisung eines Tasks durch den Main Task Scheduler stets in einem dieser Zustände Um Konflikte auszuschließen muss sich immer dann wenn sich entweder der Roboterarm oder der mobile Roboter nicht im Idle-Zustand befindet der jeweils andere im Idle befinden Das Wahrnehmungs-Subsystem ist ein ausgelöstes triggered Subsystem welches das simulierte Bild der am Ende des Endeffektors angebrachten Kamera mithilfe eines vortrainierten Deep-Learning-Modells analysiert und so recycelbare Objekte erkennt Das Deep-Learning-Modell verwendet das Kamerabild als Eingabe und gibt die 2D-Position des Objekts in Form von Pixelpositionen und den passenden Recyclingbehälter blau oder grün aus in den es gelegt werden sollte Die 2D-Position im Bild wird mithilfe von Informationen über Kameraeigenschaften zum Beispiel Brennweite und Sichtfeld Daten des Tiefensensors sowie der Vorwärtskinematik des Roboters auf die Roboterbasis als Referenz abgebildet Der Main Task Scheduler des Robotermanipulators sendet ein Signal das dieses Subsystem auslöst sobald der Roboter während des Pickand-Place-Workflows das nächste Objekt erkennen soll Die simulierte Re cyclinganlage mit dem mobilen Manipulator Bilder Mathworks Der Main Task Schedule zeigt den Hauptarbeitsablauf für den mobilen Manipulator