ISBN 978-3-8439-2091-9

978-3-8439-2091-9, Reihe Robotik und Automation

Lutz Winkler
Grundlagen zur Steuerung mobiler, modularer, selbst-rekonfigurierbarer Roboter

161 Seiten, Dissertation Karlsruher Institut für Technologie (2014), Hardcover, B5

Zusammenfassung / Abstract

Ein modularer, selbstrekonfigurierbarer Roboter (MSR) besteht aus mehreren, zumeist homogenen Bausteinen, deren Anordnung er eigenständig verändern kann. Durch die Selbst-Rekonfigurierbarkeit ist dieser Roboter in der Lage, unterschiedlichste Aufgaben zu bewältigen, flexibel auf unvorhergesehene Ereignisse zu reagieren und im Fall eines Modulausfalls sich selbst zu reparieren. Die Module eines mobilen MSR sind zudem selbst eigenständige Roboter, die sowohl im Schwarm als auch im Roboterorganismus agieren können.

Dieses Buch gibt Werkzeuge für die Programmierung und Steuerung von mobilen MSR zur Hand. Es wird die Robot-Formation-Language (RFL) erklärt, welche zur Beschreibung der Struktur beliebiger Roboterorganismen sowie der Formation von Roboterschwärmen verwendet wird. Die Simulationsumgebung Robot3D wird vorgestellt, welche speziell für die Simulation von mobilen MSR entwickelt wurde. Sie dient sowohl zum Testen unterschiedlicher Robotermodule als auch zur Entwicklung und zur Evaluation diverser Steuerungsalgorithmen. Die vielfältige Einsetzbarkeit dieser beiden Werkzeuge wird anhand einiger Anwendungen aufgezeigt. Es werden Algorithmen zur Evolution von Roboterorganismen, zum maschinellen Lernen von Bewegungsmustern, zur manuellen Steuerung einer physischen MSR-Plattform, zum Planen einer Rekonfiguration und zum Erkennung und Bilden einer Formation vorgestellt, die sowohl in Simulationen als auch in realen Experimenten validiert wurden.