Robotik und autonome Systeme

 

MATLAB und Simulink für 
Roboter-Manipulatoren

MATLAB® und Simulink® bieten spezielle Algorithmen, Simulations-Tools, ROS-Unterstützung und Hardware-Konnektivität für die Entwicklung von Robotermanipulatoren.

Mit MATLAB und Simulink ist Folgendes möglich:

  • Integration mechanischer Konstruktionen aus CAD in elektrische Systemmodelle
  • Analyse des Stromverbrauchs zur Auswahl des effizientesten Konzepts und der effizientesten Bewegungslinie
  • Kombination von Systemen zur Wahrnehmungs- und Bewegungsplanung für Anwendungen autonomer Roboter-Manipulatoren mithilfe integrierter Algorithmen und Sensormodelle
  • Entwurf von Roboter-Regelungsalgorithmen und Simulation anhand eines Robotermodells unter Einbeziehung einer 3D-Simulationsumgebung
  • Evaluierung Ihrer Roboter-Manipulationsalgorithmen durch Anschluss von externen Simulatoren oder realen Robotern
  • Automatische Generierung von Produktionscode zum Einsatz auf Robotersteuerungen und Onboard-Compute-Boards
  • Forcierung Ihrer Robotik-Projekte mithilfe von bereitgestellten Referenz-Anwendungen, die die integrierten Workflows zur Entwicklung autonomer Robotik-Anwendungen umfassen

„Mit der Robotics System Toolbox konnten wir eine nahtlose Verbindung zu unserem Roboter herstellen und ihn direkt von den Algorithmen aus steuern, die wir in MATLAB entwickelt hatten, wodurch es uns gelang, die Entwicklungszeit auf ein Minimum zu reduzieren. Die so gewonnene Zeit haben wir genutzt, um unsere Forschung an neuen Algorithmen zur taktilen Objekterkennung zu vertiefen.“

Takamitsu Matsubara, Nara Institute of Science and Technology

MATLAB und Simulink für 
Roboter-Manipulatoren

Entwicklung einer Plattform für Roboter-Manipulatoren

Die Entwicklung einer Plattform für Roboter-Manipulatoren umfasst mehrere Komponenten, wie zum Beispiel Mechanik, Aktoren, Elektrik und Umgebungsmodelle. Mit MATLAB und Simulink können Sie individuelle Entwürfe optimieren und Algorithmen für Roboter-Manipulatoren verbessern.  MATLAB und Simulink ermöglichen Ihnen:

  • Erstellung individueller Entwürfe mithilfe von Mehrkörper-Modellierung und Starrkörpern
  • Import von Entwürfen aus CAD-Modellen und URDF-Dateien
  • Herunterladen von Entwürfen nach Industriestandard über eine  Roboterbibliothek
  • Integration von Entwürfen mit elektrischen, pneumatischen und anderen Actuation Systems
  • Verbindung mit Physik-basierten Simulatoren zur Interaktion mit der Umgebung

Bildergalerie (5 Bilder)

Robotik-Wahrnehmung

Moderne Roboter-Manipulatoren für industrielle Anwendungen erfordern eine robotische Wahrnehmung, bei der Sensordaten und Künstliche Intelligenz zum Einsatz kommen, um die Umgebung erfassen zu können. Sie können Sensordaten, die von einem oder mehreren Sensoren stammen, integrieren und mithilfe von MATLAB und Simulink Ihre eigenen Algorithmen zu Robotik-Wahrnehmung entwickeln. Mit MATLAB und Simulink können Sie Folgendes durchführen:

  • Verbindung zu Sensoren und Peripheriegeräten
  • Analyse und Abgleich von Sensordaten zur Wahrnehmung der Umgebung
  • Erkenntnisgewinn durch Bild, Video, LiDAR sowie weitere Sensorarten.
  • Bereitstellung von Funktionen zur Klassifizierung und Erkennung von Objekten zum Erfassen
  • Abschätzung der Position und Greifpunkte eines Objekts mithilfe von verschiedenen Computer Vision-Algorithmen
  • Verbindung zu ROS oder ROS 2 Middleware über ROS-Netzwerk zur Eingabe von Sensordaten

Bewegungsplanung und -steuerung von Robotern

Industrielle Manipulatoren führen Aufgaben aus, indem sie einer kollisionsfreien Bewegungsbahn innerhalb der Umgebung folgen. MATLAB-Funktionen und Simulink-Blöcke bieten Funktionen zur Planung einer sicheren und effizienten Bewegung und Steuerung. Mit MATLAB und Simulink ist Folgendes möglich:


gazebo cosim

Simulationsgestützte Tests von Robotik-Anwendungen

Die Simulation hilft Ihnen, Fehler in einem frühen Entwicklungsstadium in einer virtuellen Umgebung mit hoher Reproduzierbarkeit und einfacher Änderungsmöglichkeit der Modellparameter zu erkennen und das Risiko und die Kosten von Hardwaretests zu reduzieren. MATLAB und Simulink bieten Funktionen für Folgendes:

  • Schnelle Validierung von Roboteralgorithmen mit abstrakten Bewegungsmodellen
  • Rasche Erkundung des gesamten Designraums mithilfe von Parallel Computing
  • Anwendung von Optimierungsalgorithmen auf die Steuerung und die Anlage zur Ermittlung des besten Entwurfs
  • Integration von realistischen Sensoren für industrielle Manipulator-Anwendungen wie Stereokamera, Encoder und Drehmomentsensor
  • Durchführung einer deterministischen Co-Simulation zwischen Simulink und Gazebo
  • Validierung von Robotermodellen in realen Simulationsumgebungen durch Kopplung mit 3D-Physiksimulatoren

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