Robotik | Diplom | Informatik | Universität Karlsruhe

Robotik | Informatik

11.06.2004

Art der Hochschule:

Universität

Prüfungsort:

Karlsruhe

Studienfach:

Informatik

Art der Prüfung:

Diplom

Prüfungsfach:

Robotik

Dauer:

20-30 Minuten

Note:

1-;

Konntest du mit einem selbst gewählten Thema beginnen?

keine Angabe

Versucht der Prüfer bei Schwierigkeiten zu helfen?

keine Angabe

Prüfungsablauf / Tipps

D: (zeichnet Kinematische Kette eines Roboterarmes, der quasi an der Decke installiert ist;
weiter das BKS und den TCP) Was modellieren wir hier?
I: Kinematik (ich beginne die Koordinatensysteme einzuzeichnen)
Stichpunkte: Transformationsmatrizen f¨uhren ein Kord.System in ein anderes ¨uber; dies sind
Matrizen (invertierbar!); DH-Konvention − > genaue Zeichnung zweier Gelenke mit Benennung der
Translationen und Rotationen
D: Der Roboter soll nun Kugeln von einer definierten Stelle wegnehmen und an einer anderen
definierten Stelle ablegen. Wie programmieren Sie das?
I: Direkt per Teach-In. (Punkte eingezeichnet) verschiedene Punkte mit verschiedenen
Geschwindigkeiten anfahren (schnelle lineare Bewegung, langsame Anr¨uckbewegung,
Greifvorgang,...)
D: Welche Art von Programmierung ist das?
I: Direkt, Teach-In. wollte er nicht h¨oren, er zeichnete eine Kette an:
O----O----O----O----O----O----O---O
so sieht das doch aus (heißt wohl irgendwie lineare Programmierung oder so was in der Art)
D: Wenn immer wieder Kugeln nachrollen, wie w¨urde sich das Programm ¨andern?
I: Zusatzbedingung: Kugel ist am Abholort da und der Abholplatz ist leer. Per Sensorik oder
Benutzereingabe.
D: Genau. Wie sieht es aus, wenn nun verschiedenfarbige Kugeln und Quadrate an verschiedenen
Stellen abgelegt werden sollen?
I: Sensorik muss eingesetzt werden: Kamera, eventuell Laserscanner. Das Programm h¨atte dann
Verzweigungen:
O----O----O----O----O----O----O
/ \
O----O----O----O----O----O----O---O
\ /
O----O----O----O----O----O----O
Ich erkl¨are wie man mit Laserscanner und Kamera die verschiedenen Gegenst¨ande
erkennt:Laserscanner: Oberfl¨achenmodell aus Dreiecken im 3D-Fall, danach gl¨atten und
Oberfl¨ache mit Objektmodell vergleichen, beim Beispiel Kugel w¨are das auch analytisch
m¨oglich, d.h. alle Punkte der Oberfl¨ache m¨ussen den gleichen Abstand zum Mittelpunkt der
Kugel haben (1. M¨oglichkeit) oder Normalen durch den Schwerpunkt der ganzen Dreiecken m¨ussen
sich in einem Punkt schneiden (2. M¨oglichkeit) / Kantenextraktion im 2D-Fall, z.B.
Hintergrundwissen: Quader besteht aus bestimmter Anordnung von Ecken und Kanten (in
2D-projezierter Darstellung), also Linearisieren der Messpunkte und Vergleich
Farberkennung und Konturerkennung mit der Kamera (zun¨achst: wie funktioniert Kamera − >
Lochkamera und Objekt aufgezeichnet, erkl¨art wie das Bild entsteht + Formel)
D: Nun kommen noch Hindernisse ins Spiel. Planung
I: Voronoi-Diagram, Topologische Bahnplanung, ...
D: Halt, stopp. Was brauchen wir vorher?
I: Konfigurationsraum (Definition), Hindernisraum, Freiraum
Am bereits gezeichneten Beispiel wurde nachvollzogen, dass der Konfigurationsraum dieses
Roboterarmes (7 Gelenke je 1000 Winkelstellungen − > Konfig.Raum umfasst 10007 Konfigurationen, deshalb Planung
direkt im Konfig.Raum bzw. Freiraum sehr schwierig)
Jetzt reden wir noch ¨uber die einzelnen Verfahren (Voronoi, Linesweep mit Graphensuche,
Potential-Methode, ...)
D: Noch was aus dem Praktikum: Was war Ihr Lieblingsversuch?
I: Der Tracking-Versuch, bei dem eine schwenkbare Kamera so geregelt wurde, dass sie das zu
verfolgende Objekt (ein schwarzer Kreis auf einem Blatt Papier) in der Mitte des
Bildschirmes hielt.
Ich erkl¨arte was ¨uber Szenenanalyse, Merkmalsextraktion, Blobs, Schwerpunktkoordinaten, usw.
D: Alles klar, gehen Sie mal bitte kurz raus.

Prüfungsfragen

siehe Ablauf

Studienfächer