An extension of multi body modelling and simulation tools in the field of mechatronics with error propagation control and reliable numerical algorithms, as well as reliable distance computation and object description in changing environments

• Applicant: Professor Dr. Wolfram Luther
• Subject Area: Mechanics
• Term: from 2001 to 2004
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5333308

Sollen Roboter in komplexen Umgebungen wirken, werden ihre Bahnen zunächst aufgrund einer geometrischen Modellierung des Arbeitsraums geplant und dann während der Tätigkeiten reaktiv an die Umgebungsänderung angepasst. Objekte und ihre Positionen werden durch Polyeder oder Freiformflächen beschrieben, für die Steuerung werden Biegung, Torsion und Gelenkwinkel bestimmt. Dabei sind Modellierungs- und Messungenauigkeiten zu beachten. Um die Fehlerakkumulation zu kontrollieren, ist eine genaue Berechnung oder Einschließung der Position der Objekte und ihrer Abstände unter dem Einsatz moderner Tools mit Intervalldatentypen, hochgenauem Skalarprodukt, kontrollierter Rundung und Konversion nötig. Es werden neue Klassen von mechanischen Objekten in Modellierungssysteme eingeführt, die unscharfe geometrische Daten oder Toleranzen zulassen, Bewegung und Kraft mittels dieser Elemente transferieren und realistische Abschätzungen der akkumulierten Fehler angeben. Algorithmen mit Ergebnisverifikation, die direkt auf den Intervallklassen arbeiten und akkurate Fehlereinschließungen ermöglichen, werden bereitgestellt. Eine Schnittstelle nach dem STEP-Standard ist für den Datenaustausch zu anderen Modellierungspaketen vorgesehen. Unbekannte und unvorhergesehene bewegliche Hindernisse, die mit Offset- oder erweiterten Octree-Modellen eingeschlossen werden, erfordern die Weiterentwicklung vorhandener akkurater Abstandsalgorithmen für Polyeder und Freiformflächen, die die dynamische Veränderung des Arbeitsraums und die Elastizität der Bauteile in Echtzeit berücksichtigen.

• DFG Programme: Research Grants