Onlinefähige Trajektorenplanung für eine kollisionsfreie Steuerung von Robotersystemen in veränderlicher Umgebung mit Hilfe der Kurvenflussmethode (ReTraC)

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In dem geplanten Forschungsprojekt soll eine neue Methode zur Online-Trajektorienplanung für Robotersysteme in veränderlichen Umgebungen auf Basis geometrischer Kurvenflüsse untersucht werden. Dabei soll die Anwendung für Systeme, deren Arbeitsraum durch die Automatisierungsaufgabe selbst oder durch andere Robotersysteme veränderlich ist, im Vordergrund stehen. Die vorgeschlagene Methode basiert auf dem selbstständigen Finden einer kollisionsfreien Kurve in einem instationären Arbeitsraum bei gegebenem Start- und Zielpunkt. Das Problem kann durch eine Kurvenflussgleichung unter Berücksichtigung geometrischer Hindernismodelle beschrieben werden, deren Lösung sich schrittweise einer idealen Kurve minimaler Länge bei gleichzeitiger Maximierung des Abstands zu den Hindernissen nähert. Dabei weicht der Kurvenfluss den Hindernissen in jedem Zeitschritt aus, wobei jede dabei erzeugte Zwischenlösung eine neue Solltrajektorie bildet. Die Zwischenlösungen sind bei geeigneter Diskretisierung durch explizite, numerische Zeitintegration effizient und zeitdeterministisch berechenbar, was die Grundlage für eine echt-zeitfähige Online-Trajektorienplanung ist.