Nicolas Kuhnen
Arne Sieverling
Oliver Brock

Die autonome Ausführung mobiler Manipulationsaufgaben in natürlicher Umgebung erfordert komplexe Bewegungsfähigkeiten. Die Bewegung muss verschiedenen Bewegungseinschränkungen genügen, die durch die Aufgabe und die Umgebung vorgegeben sind. Darüber hinaus sind natürliche, reale Umgebungen unvorhersehbaren Veränderungen unterworfen. Daher muss die sensorische Rückkopplung kontinuierlich integriert werden, um sicherzustellen, dass die Bewegung gültig bleibt. Die Anforderungen an Feedback bei mobilen Manipulationsaufgaben können mit herkömmlichen Planungstechniken nicht erfüllt werden, da die hohe Dimensionalität des Problems und die große Unsicherheit über den Zustand der Welt dieses Problem besonders schwierig machen. Diese Herausforderungen werden in dieser Arbeit behandelt.

Der traditionelle Ansatz für die Bewegungsplanung von Robotern basiert auf dem Zyklus Erfassen, Planen, Ausführen.
Auf der Grundlage der aktuellen Sensorinformationen bestimmt ein Planer eine vollständige Bewegungsbahn. Diese Bewegungstrajektorie wird dann von einer Steuerung so präzise wie möglich ausgeführt. Der in dieser Arbeit vorgestellte Ansatz geht von der Erkenntnis aus, dass diese Aufgabenverteilung für das vorliegende Problem suboptimal ist. Die Grenze zwischen Planung und Steuerung wird verschoben, so dass die Steuerung zu einem integralen Bestandteil des Bewegungsgenerierungsprozesses wird. Basierend auf dieser Idee wird ein Bewegungsgenerierungsrahmen implementiert, der in der Lage ist, aufgabenkonsistente Bewegungen zu generieren und die Feedback-Anforderungen mobiler Kopieraufgaben zu erfüllen. In einem zweiten Schritt wird die Grenze zwischen Planung und Steuerung weiter verschoben. Auf der Grundlage einer engen Integration von Planung, Sensorik und Steuerung wird die Verantwortung für konkrete Bahnentscheidungen von der Planung auf die Ausführung verlagert. Diese Bahnentscheidungen können auf der Grundlage lokaler Informationen effizient getroffen werden, während sie vom globalen Planer auf der Grundlage eines Unsicherheitsmodells geleitet werden.