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Die Erfindung betrifft einen mobilen Roboter mit einer Recheneinheit sowie ein Verfahren zum Steuern eines mobilen Roboters mit einer Recheneinheit.
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Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Anwendungen mobiler Roboter mit verschiedenartigen Ansteuerungen und Konfigurationen bekannt.
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Hierzu betrifft die US 2019 / 0 337 155 A1 einen mobilen Roboter mit einer Bewegungseinheit zur Bewegung des Hauptkörpers, einer Kommunikationseinheit zum Kommunizieren mit einem anderen mobilen Roboter und einer Steuereinheit zur Erkennung eines Ortes des anderen mobilen Roboters und zum Ansteuern des anderen mobilen Roboters zum Folgen eines Pfades.
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Ferner betrifft die
DE 10 2014 226 936 B3 ein Verfahren zur Impedanzregelung eines mobilen Systems mit einer kinematisch geregelten, verfahrbaren Plattform, die in mindestens einer Bewegungsrichtung verfahrbar und/oder um mindestens eine Drehachse drehbar ist, insbesondere vorwärts sowie rückwärts und/oder nach links sowie nach rechts verfahrbar und/oder um eine Hochachse drehbar ist, und mit einem kraft- oder drehmomentgeregelten Manipulator mit Gelenken und einem Greifer, mit den folgenden Schritten a) Definieren einer Aufgabe für den Greifer in einem kartesischen Arbeitsraum, b) Definieren einer Impedanz zur Ausführung der Aufgabe durch das mobile System, c) Bestimmen derjenigen Gelenkkräfte und -momente für den Manipulator, die zur Umsetzung der Impedanz bei Ausübung der Aufgabe erforderlich sind, d) Aufbringen der erforderlichen Manipulator-Gelenkkräfte und Manipulator-Momente am Manipulator, e) Aufbringen der mindestens einen erforderlichen Kraft und/oder des erforderlichen Moments an der verfahrbaren Plattform mit einer vorgebbaren Admittanz in der jeweiligen Bewegungs- und/oder Drehrichtung, f) Umsetzung der sich aus der Admittanz ergebenden Bewegung der verfahrbaren Plattform durch einen kinematischen Regler und g) zusätzliche modellbasierte Regelung des mobilen Systems zur Modifikation und/oder Kompensation von zwischen dem Manipulator und der verfahrbaren Plattform gegebenen Trägheits- und Coriolis- sowie Zentrifugalkopplungen, die sich aufgrund der Bewegungen und/oder Drehungen der Plattform auf den Manipulator und vor allem auf dessen Dynamik und aufgrund von Bewegungen und/oder Drehungen des Manipulators auf die Plattform und vor allem auf deren Dynamik auswirken.
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Die
US 2010/0 206 651 A1 betrifft außerdem eine robotische Vorrichtung mit einer Basiseinheit, einer Radeinheit mit zwei Rädern und einem Oberkörper.
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Die
US 2014/0 042 845 A1 betrifft schließlich eine Vorrichtung zum Nachbilden eines Kraftstoßes, der von einem Skelettmuskel ausgeübt wird, wobei die Vorrichtung eine Masse und einen Aktor aufweist und der Aktor unidirektional eine Kraft aufbringen kann, und unidirektional ein Moment, und wobei die Vorrichtung dazu ausgeführt ist, selektiv die Masse und den Aktor miteinander zu koppeln.
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Aufgabe der Erfindung ist es, den Betrieb eines mobilen Roboters zu verbessern, insbesondere den Betrieb eines mobilen Roboters in Kooperation mit einem menschlichen Anwender oder in Kooperation mit einem weiteren mobilen Roboter zu verbessern.
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Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft einen mobilen Roboter mit einer Recheneinheit, wobei die Recheneinheit dazu eingerichtet und ausgeführt ist, eine aktuelle Position eines Neutralpunkts zu ermitteln, wobei der Neutralpunkt entlang einer gewünschten Sollbahn oder einer tatsächlichen Bahn des mobilen Roboters geführt wird, und wobei die Recheneinheit dazu eingerichtet und ausgeführt ist, auf Basis des Abstands zwischen dem Neutralpunkt und einem körperfesten Referenzpunkt des mobilen Roboters eine virtuelle translatorische Auslenkung des mobilen Roboters gegenüber dem Neutralpunkt zu ermitteln und auf Basis der virtuellen translatorischen Auslenkung eine Impedanzregelung auszuführen, wobei eine Ausgangsgröße der Impedanzregelung ein Sollmoment für einen Antrieb des mobilen Roboters ist.
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Der mobile Roboter ist insbesondere eine mobile Plattform für einen Robotermanipulator und weist insbesondere ein oder mehrere Räder auf. Der mobile Roboter weist bevorzugt zwei Räder, besonders bevorzugt vier Räder, weiterhin besonders bevorzugt sechs Räder auf. Insbesondere bei zwei Rädern ist der mobile Roboter insbesondere als inverses Pendel ausgeführt, sodass der mobile Roboter in seiner aufrechten Orientierung durch entsprechendes Ansteuern des Antriebs gehalten wird. Alternativ bevorzugt weist der mobile Roboter ein Raupenlaufwerk insbesondere mit Gummibändern auf. Die obigen und im Folgenden ausgeführten Erläuterungen zum jeweiligen Rad treffen jedoch auch für einen mobilen Roboter mit Raupenlaufwerk zu, denn auch im Falle des Raupenlaufwerks weist der mobile Roboter ebenfalls zumindest ein Rad auf, wobei dann das jeweilige Rad ein Laufrad des Raupenlaufwerks und/oder ein angetriebenes oder auch ein gebremstes Rad ist, um das die Kette oder das Band geführt wird.
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Die Impedanzregelung weist zumindest ein künstliches Federelement auf. Das heißt, dass eine virtuelle Auslenkung zwischen dem Neutralpunkt und dem Referenzpunkt des mobilen Roboters zu ermitteln ist. Abhängig von dieser virtuellen Auslenkung wird über eine lineare oder nichtlineare Federkonstante der Impedanzregelung ein Widerstand gegen diese virtuelle Auslenkung erzeugt, der letztendlich durch den Antrieb an zumindest einem Rad des mobilen Roboters erzeugt wird. Der Referenzpunkt ist dabei gedacht körperfest am mobilen Robotern angeordnet, das heißt, der Referenzpunkt ist repräsentativ für eine aktuelle Position des mobilen Roboters. Dagegen wird der Neutralpunkt durch die Recheneinheit aktiv ermittelt, das heißt der Neutralpunkt kann von der Recheneinheit durch reine Berechnung an beliebige Positionen im Raum gesetzt werden. So lässt sich das virtuelle Federelement der Impedanzregelung künstlich spannen.
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Bevorzugt weist jedoch die Impedanzregelung nicht nur ein virtuelles Federelement auf, sondern auch ein Dämpfungselement sowie eine künstliche Trägheit. In diesem Fall entsteht ein künstliches Feder- Masse- Dämpfersystem, das heißt ein lineares System zweiter Ordnung; oder, wenn ein Koeffizient des Federelements und/oder des entsprechenden Masseelements und/oder des entsprechenden Dämpferelements abhängig von einer aktuellen virtuellen Auslenkung, oder einer Auslenkungsgeschwindigkeit ist, das heißt nicht konstant ist, ein nichtlineares System.
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Die gewünschte Sollbahn des mobilen Roboters ist eine vorab geplante Bahn, die vom mobilen Roboter abzufahren ist. Die gewünschte Sollbahn steht daher schon im Voraus fest und ist über entsprechende Koordinaten bzw. Bahnpunkte definiert. Wird der Neutralpunkt entsprechend entlang, das heißt insbesondere genau auf diese gewünschte Sollbahn, von der Recheneinheit gelegt, wird sichergestellt, dass der mobile Roboter immer zur gewünschten Sollbahn durch dieses künstliche Federelement der Impedanzregelung tendiert. Alternativ bevorzugt wird insbesondere bei einer gewünschten Sollbahn mit engen Kurvenradien eine Tangente an der aktuellen Position des mobilen Roboters zur gewünschten Sollbahn des mobilen Roboters gelegt, und der Neutralpunkt genau auf diese Tangente gelegt, sodass sichergestellt wird, dass insbesondere bei engen Kurvenradien auf der gewünschten Sollbahn der mobile Roboter nicht die gewünschte Sollbahn verlässt, um direkt in Richtung des Neutralpunkts abzukürzen. Beide Varianten mögen dem Begriff des „entlang“ der gewünschten Sollbahn geführten Neutralpunkts entsprechen, da beide Varianten das Ziel verfolgen, dass der mobile Roboter die gewünschte Sollbahn aktuell und künftig einhält.
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Im Falle, dass der Neutralpunkt entlang der tatsächlichen Bahn des mobilen Roboters geführt wird, wird die zukünftige gewünschte Sollbahn nicht oder nur teilweise betrachtet, es wird vielmehr die aktuelle Position und die aktuelle Orientierung und insbesondere auch ein Lenkeinschlag im Falle einer lenkbaren Achse des mobilen Roboters berücksichtigt, das heißt, insbesondere seine aktuelle Fahrtrichtung, da auch hierbei das Setzen des Neutralpunkts nicht das Umbiegen einer Bahn des mobilen Roboters beabsichtigt, sondern das Anwenden zumindest eines künstlichen Federelements auf die aktuelle oder gewünschte Bahn des mobilen Roboters beabsichtigt.
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Es ist daher eine vorteilhafte Wirkung der Erfindung, dass eine Impedanzregelung, insbesondere ein künstliches Federelement der Impedanzregelung, eine mit einer virtuellen Auslenkung einhergehende Rückstellkraft entlang der tatsächlichen oder gewünschten Sollbahn erzeugt, ohne den mobilen Roboter von der jeweiligen Bahn abzulenken. Es wird daher in oder gegen die aktuelle oder zukünftige Fahrtrichtung ein weiches, federndes Verhalten durch das Anwenden eines künstlichen Federelements, optional zusammen mit einem Dämpfungselement und/oder einem Trägheitselement, erzeugt, sodass vorteilhaft der mobile Roboter ein nachgiebiges Verhalten im Bezug auf seine Fahrtrichtung, das heißt, entlang seiner aktuellen tatsächlichen oder gewünschten Bahn aufweist.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist der mobile Roboter ein erstes Rad und ein zweites Rad auf, wobei das erste Rad mit dem Antrieb verbunden ist und das zweite Rad mit einer Radwinkelermittlungseinheit zum Ermitteln einer rotatorischen Auslenkung des zweiten Rades verbunden ist, wobei die Recheneinheit dazu eingerichtet und ausgeführt ist, die virtuelle translatorische Auslenkung auf Basis der rotatorischen Auslenkung des zweiten Rades zu ermitteln. Nach dieser Ausführungsform wird auf Basis der rotatorischen Auslenkung eines Rades eine translatorische Auslenkung des mobilen Roboters gegenüber der Umgebung des mobilen Roboters erzeugt. Die Anzahl der Umdrehungen bzw. der Bruchteil einer Umdrehung kombiniert mit dem bekannten Radradius ergeben damit im Sinne der Odometrie eine gefahrene Strecke des mobilen Roboters. Diese gefahrene Strecke kann unmittelbar mit der aktuellen Position oder der Positionsänderung des Neutralpunkts verglichen werden, um so die virtuelle translatorische Auslenkung zu ermitteln. Vorteilhaft kann somit ohne einen zusätzlichen externen Sensor und ohne eine zusätzliche Ortungseinheit eine Positionsänderung des mobilen Roboters im Sinne einer Auslenkung unmittelbar erfasst werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das erste Rad gleich dem zweiten Rad.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das erste Rad ungleich dem zweiten Rad.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist der mobile Roboter weiterhin auf: eine Geschwindigkeitsermittlungseinheit zum Ermitteln einer rotatorischen Geschwindigkeit des zweiten Rades und/oder einer translatorischen Geschwindigkeit des mobilen Roboters, wobei die Recheneinheit dazu eingerichtet und ausgeführt ist, die Impedanzregelung auf Basis der rotatorischen Geschwindigkeit des zweiten Rades oder der translatorischen Geschwindigkeit des mobilen Roboters, insbesondere des Referenzpunkts des mobilen Roboters, als Dämpfungsgröße in der Impedanzregelung auszuführen. Die Geschwindigkeit als Dämpfungsgröße wird mit einem Koeffizienten multipliziert, um so ein Dämpfungselement der Impedanzregelung zu bilden. Vorteilhaft wird durch die Dämpfung eine der Geschwindigkeit des mobilen Roboters entgegengesetzte Rückstellkraft durch den Antrieb des mobilen Roboters erzeugt. Vorteilhaft werden insbesondere ungedämpfte Schwingungen, die sich durch eine virtuelle translatorische Auslenkung ergeben würden, somit gedämpft. Eine solche Schwingung kommt daher in endlicher Zeit zum Stillstand. Wird die Dämpfung kritisch oder überkritisch ausgelegt, so entsteht durch eine virtuelle translatorische Auslenkung vorteilhaft überhaupt keine Schwingung im eigentlichen Sinn, sondern der mobile Roboter führt nur aperiodische Bewegungen aus.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Recheneinheit dazu eingerichtet und ausgeführt, die virtuelle translatorische Auslenkung oder das Sollmoment für den Antrieb zur späteren Ansteuerung des Antriebs des mobilen Roboters unter Zuordnung zu einer vorgegebenen Aufgabe abzuspeichern. Durch das Abspeichern des Sollmoments und/oder der ermittelten virtuellen translatorischen Auslenkung wird ein Einlernen am mobilen Roboter möglich. Der Anwender ist vorteilhaft in der Lage, Antriebskräfte des mobilen Roboters auf die Umgebung dem mobilen Roboter mitzuteilen und diesem beizubringen. Wird insbesondere der Neutralpunkt entlang der aktuellen Bahn des mobilen Roboters gegenüber der Umgebung des mobilen Roboters ortsfest gehalten und findet durch einen Anwender eine Auslenkung von diesem Neutralpunkt statt, so wird im statischen Fall diese Auslenkung mit dem für den Antrieb ermittelten Sollmoment als rückstellende Kraft des künstlichen Federelements korrelieren. Diese Rückstellkraft spürt der Anwender beim Auslenken und kann damit intuitiv eine solche Kraft des mobilen Roboters in seiner Fahrtrichtung bestimmen, die im späteren Betrieb der mobile Roboter gegen einen Gegenstand oder ein Objekt aus der Umgebung des mobilen Roboters aufbringen soll.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der mobile Roboter ein erster mobiler Roboter, wobei die Recheneinheit dazu eingerichtet und ausgeführt ist, den Neutralpunkt aus einem vorgegeben Abstand zu einem zweiten mobilen Roboter zu ermitteln. Gemäß dieser Ausführungsform wird der erste mobile Roboter in einen Folgemodus zum Folgen hinter oder vor dem zweiten Roboter versetzt. Insbesondere dann, wenn die Impedanzregelung ein vollwertiges Glied zweiter Ordnung ist, das heißt ein künstliches Feder- Masse- Dämpfersystem, sind der erste Roboter und der zweite Roboter wie durch eine mechanische Verbindung mit vorbestimmter Federsteifigkeit und einer Dämpfung zueinander verbunden. Es ist daher ausreichend, eine Bahnplanung nur für den zweiten mobilen Roboter vorzunehmen, da der erste mobile Roboter durch die Impedanzregelung dem zweiten Roboter weich und nachgiebig folgt. Die Impedanzregelung des ersten mobilen Roboters weist ihrer Natur entsprechend eine gewisse Bandbreite auf, innerhalb derer der erste mobile Roboter dem zweiten mobilen Roboter bezüglich der Frequenzen von Positionsänderungen des zweiten mobilen Roboters ausreichend folgen kann. Vorteilhaft wird durch diese Impedanzregelung Sensorrauschen vom ersten mobilen Roboter und/oder vom zweiten mobilen Roboter bzw. deren jeweiligen Sensoreinheiten ausgeglichen, da üblicherweise Frequenzen von Sensorrauschen weit oberhalb einer für die Impedanzregelung sinnvollen Bandbreite liegen. Weiterhin vorteilhaft verhindert die Impedanzregelung des ersten mobilen Roboters beim gemeinsamen Transportieren einer Last durch den ersten mobilen Roboter und den zweiten mobilen Roboter, dass, wie bei einer Positionsregelung zwischen den beiden mobilen Robotern, sehr hohe Antriebsmomente entstehen können, wenn beispielsweise die Last gegenüber dem ersten mobilen Roboter verrutscht. In einem solchen Fall wird insbesondere eine Last auf den ersten mobilen Roboter und den zweiten mobilen Roboter verteilt, sodass der jeweilige mobile Roboter nur eine geringere Gewichtskraft in den Untergrund leiten muss, und vorteilhaft die Last durch die verteilten Lagerpunkte gegenüber dem Untergrund der mobilen Roboter breiter verteilt wird, sodass ein Umkippen der Last verhindert wird. Auch bei der Anwendung von Kolonnenfahrten von mehreren mobilen Robotern kann dieser Ausführungsform vorteilhaft dazu verwendet werden, eine weiche Regelung zwischen den Mitgliedern eines mobilen Roboterschwarms zu erzeugen. In dieser Ausführungsform wird davon ausgegangen, dass der Neutralpunkt, der in einem vorgegebenen Abstand zu einem zweiten Referenzpunkt des zweiten mobilen Roboters angeordnet ist, sich entlang der tatsächlichen Bahn des ersten mobilen Roboters befindet, da die Bahn des zweiten mobilen Roboters zumindest näherungsweise nur eine Vorausschau der tatsächlichen Bahn des ersten mobilen Roboters ist.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Recheneinheit dazu eingerichtet und ausgeführt, den Neutralpunkt mittels einer Bahnplanung zu ermitteln, sodass der Neutralpunkt entlang einer gewünschten Solltrajektorie geführt wird, wobei die Solltrajektorie einer Vielzahl von gewünschten Orten auf einer gewünschten Sollbahn einen jeweiligen gewünschten Zeitpunkt zuordnet, an dem der jeweilige gewünschte Ort vom mobilen Roboter durchfahren werden soll. Im Gegensatz zu einer reinen Bahn beschreibt die Trajektorie die Orte einer Kurve sowie den Orten zugeordnete Zeitinformationen. Die Solltrajektorie gibt daher implizit oder explizit auch Informationen zu Geschwindigkeiten und/oder Beschleunigungen auf der Sollbahn an. Wird eine solche Solltrajektorie für den Neutralpunkt vorgegeben, folgt durch seine Impedanzregelung der mobile Roboter mit einem gewissen Phasenverlust dem sich bewegenden Neutralpunkt. Vorteilhaft wird durch die weiche und federnde Natur der Impedanzregelung auch bei sprunghaften Positionsänderungen oder Beschleunigungen des Neutralpunkts das Sollmoment auf den Antrieb des mobilen Roboters begrenzt sein.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Recheneinheit dazu eingerichtet und ausgeführt, den Neutralpunkt auf den körperfesten Referenzpunkt des mobilen Roboters während einer nominalen tatsächlichen Bahn zu legen, sodass bei einer Auslenkung des mobilen Roboters durch einen Anwender eine der virtuellen translatorischen Auslenkung entsprechende translatorische Auslenkung des mobilen Roboters gegenüber dem Neutralpunkt erfolgt. Diese Ausführungsform wird bevorzugt mit der oben genannten Ausführungsform kombiniert, nach der das Sollmoment für den Antrieb des mobilen Roboters und/oder die virtuelle translatorische Auslenkung des mobilen Roboters abgespeichert werden, um ein Einlernen einer Kraft des Anwenders oder eines Antriebsmoments zu ermöglichen. Hierbei entspricht die tatsächliche translatorische Auslenkung auch der virtuellen translatorischen Auslenkung, da der Neutralpunkt ortsfest mit der Umgebung des mobilen Roboters verbunden bleibt.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines mobilen Roboters mit einer Recheneinheit, aufweisend die Schritte:
- - Ermitteln eines Neutralpunkts durch die Recheneinheit, wobei der Neutralpunkt entlang einer gewünschten Sollbahn oder einer tatsächlichen Bahn des mobilen Roboters geführt wird,
- - Ermitteln einer virtuellen translatorischen Auslenkung des mobilen Roboters gegenüber dem Neutralpunkt auf Basis des Abstands zwischen dem Neutralpunkt und einem körperfesten Referenzpunkt des mobilen Roboters, und
- - Ausführen einer Impedanzregelung auf Basis der virtuellen translatorischen Auslenkung, wobei eine Ausgangsgröße der Impedanzregelung ein Sollmoment für einen Antrieb des mobilen Roboters ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird der Neutralpunkt aus einem vorgegeben Abstand zu einem zweiten mobilen Roboter ermittelt.
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Vorteile und bevorzugte Weiterbildungen des vorgeschlagenen Verfahrens ergeben sich durch eine analoge und sinngemäße Übertragung der im Zusammenhang mit dem vorgeschlagenen mobilen Roboter vorstehend gemachten Ausführungen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Es zeigen:
- 1 einen mobilen Roboter gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 2 einen ersten mobilen Roboter mit Impedanzregelung relativ zu einem zweiten mobilen Roboter gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
- 3 ein Verfahren zum Steuern eines mobilen Roboters mit Impedanzregelung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.
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1 zeigt einen mobilen Roboter 1 mit einer Recheneinheit 3. Die Recheneinheit 3 ermittelt eine aktuelle Position eines Neutralpunkts N, wobei der Neutralpunkt entlang einer gewünschten Sollbahn in vordefinierten Zeiten, das heißt auf einer Solltrajektorie, geführt wird. Diese Solltrajektorie wird von einer Bahnplanungseinheit der Recheneinheit 3 ausgeführt. Im gezeigten Fall der 1 befindet sich der Neutralpunkt N etwas vorderhalb des Referenzpunktes R. Daher ergibt sich eine virtuelle translatorische Auslenkung zwischen R und N, woraus sich eine Federkraft der Impedanzregelung ergibt. Linear abhängig von dieser Auslenkung, das heißt dem Abstand zwischen R und N, wird vom mobilen Roboter 1 eine Rückstellkraft mit Tendenz in Richtung vom Referenzpunkt R zum Neutralpunkt N hin durch Ermitteln eines entsprechenden Sollmoments für den Antrieb des mobilen Roboters 1 erzeugt. Ein Dämpfungselement der Impedanzregelung stellt vorteilhaft sicher, dass beim Folgen des mobilen Roboters 1 hinter dem wandernden Neutralpunkt N kein Überschwinger entsteht, sondern sich der Referenzpunkt R des mobilen Roboters 1 aperiodisch dem Neutralpunkt N nähert. Der mobile Roboter 1 weist sechs Räder auf, wovon ein erstes Rad 5 mit dem Antrieb verbunden ist, an dem das Sollmoment durch einen elektrischen Motor verfolgt wird, und wovon ein zweites Rad 7 mit einer Radwinkelermittlungseinheit 9 zum Ermitteln einer rotatorischen Auslenkung des zweiten Rades 7 verbunden ist, auf Basis deren eine absolute translatorische Positionsänderung des mobilen Roboters 1 gegenüber seiner Umgebung ermittelt wird. Ferner ermittelt eine am zweiten Rad angeordnete Geschwindigkeitsermittlungseinheit 11, ein Tachometer, die rotatorische Geschwindigkeit des zweiten Rades 7, die die oben erwähnte Dämpfungsgröße in der Impedanzregelung zusammen mit einem Dämpfungsgain erzeugt.
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2 zeigt einen ersten mobilen Roboter 1 und einen zweiten mobilen Roboter 2. Der erste mobile Roboter 1 entspricht prinzipiell dem mobilen Roboter 1 aus der 1. Hierbei liegt jedoch der Neutralpunkt in einem vorgegebenen Abstand zum zweiten mobilen Roboter 2. Der zweite mobile Roboter 2 gibt eine fixe Bahn vor, sodass der erste mobile Roboter 1 nur durch die Kenntnis der aktuellen Position des Neutralpunkts nur implizit eine Bahnplanung ausführt, denn die Impedanzregelung des ersten mobilen Roboters 1 sorgt dafür, dass der Referenzpunkt des ersten mobilen Roboters 1, der wiederum körperfest am ersten mobilen Roboter 1 gedacht angeordnet ist, innerhalb der Bandbreite der Impedanzregelung in Richtung des Neutralpunkts tendiert.
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3 zeigt ein Verfahren zum Steuern eines mobilen Roboters 1 mit einer Recheneinheit 3, aufweisend die Schritte:
- - Ermitteln S1 eines Neutralpunkts durch die Recheneinheit 3, wobei der Neutralpunkt entlang einer gewünschten Sollbahn oder einer tatsächlichen Bahn des mobilen Roboters 1 geführt wird,
- - Ermitteln S2 einer virtuellen translatorischen Auslenkung des mobilen Roboters 1 gegenüber dem Neutralpunkt auf Basis des Abstands zwischen dem Neutralpunkt und einem körperfesten Referenzpunkt des mobilen Roboters 1, und
- - Ausführen S3 einer Impedanzregelung auf Basis der virtuellen translatorischen Auslenkung, wobei eine Ausgangsgröße der Impedanzregelung ein Sollmoment für einen Antrieb des mobilen Roboters 1 ist.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen, beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente, vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehende Erläuterungen in der Beschreibung, definiert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- (erster) mobiler Roboter
- 3
- Recheneinheit
- 5
- erstes Rad
- 7
- zweites Rad
- 9
- Radwinkelermittlungseinheit
- 11
- Geschwindigkeitsermittlungseinheit
- 13
- zweiter mobiler Roboter
- S1
- Ermitteln
- S2
- Ermitteln
- S3
- Ausführen
