Promotionskolloquium von Sergey Alatartsev am 7.7.2015

Am Dienstag, dem 7. Juli 2015 findet um 16.00 Uhr im Gebäude 29, Raum 301 das Promotionskolloquium zur Erlangung des akademischen Grades DOKTORINGENIEUR (Dr.-Ing.)
von Herrn Sergey Alatartsev (Diplom-Ingenieur), Doktorand an der Fakultät für Informatik, Institut für Verteilte Systeme, statt.

Thema der Dissertation ist die „Robot Trajectory Optimization for Relaxed Effective Tasks“.

Industrielle Roboter sind flexible Maschinen, die aktuell in den verschiedensten Produktionsbereichen eingesetzt werden. Ihr Arbeitsablauf besteht hauptsächlich aus zwei abwechselnden Phasen. Die erste Phase berechnet effektive Bewegungen, die erforderlich sind, um eine Aufgabe auszuführen, wie z.B. Schweißen. In der zweiten Phase werden unterstützende Bewegungen bestimmt, welche für die Bewegung zwischen zwei Aufgaben benötigt werden. Insbesondere in der ersten Phase ist es jedoch möglich, dass z.B. das Werkzeug des Roboters einen gewissen Abstands- oder Winkelspielraum während des Schweißens haben darf. Diese Freiheit wird häufig vernachlässigt und Roboter sind manuell nach Intuition des Programmierers programmiert. Dennoch kann dieser Spielraum als ein zusätzlicher Freiheitsgrad für die Optimierung der Robotertrajektorie verwendet werden. In dieser Arbeit stellen wir eine Formalisierung dieser Freiheit für effektive Aufgaben vor. Wir bezeichnen eine effektive Aufgabe mit einer formalisierten Ausführungsfreiheit als eine gelockerte effektive Aufgabe.

Eine unendliche Anzahl an Möglichkeiten zu haben, eine Aufgabe auszuführen, lässt verschiedene Forschungsfragen aufkommen:

  • Wie ist eine Eingangspunktsequenz für gelockerte effektive Aufgaben zu optimieren?
  • Wie sind Anfangskon gurationen des Roboters für diese Aufgaben zu finden?
  • Wie ist eine Roboter-Trajektorie für eine bestimmte gelockerte Aufgabe zu optimieren?

Wir stellen ein Konzept vor, welches die drei Problemstellungen in drei voneinander separaten Komponenten zu lösen vermag. In Kombination miteinander, oder mit anderen dem Stand der Technik entsprechenden Ansätzen, angewendet, ist die Berechnung der optimierten Roboter-Trajektorie möglich.

Die erste Komponente betrachtet das Problem, eine Sequenz für eff ektive Aufgaben und ihre Eingangspunkte zu fi nden. Dieses Problem ist als „Traveling Salesman Problem with Neighborhoods“ (TSPN) bekannt, bei dem eine Tour durch eine Menge an Bereichen gefunden werden soll. Wir stellen „Constricting Insertion Heuristics“ für die Konstruktion einer Tour und „Constricting 3-Opt“ für die Optimierung der Tour vor. In der zweiten Komponente muss der Bewegungspfad angepasst und Anfangskon figurationen für den Roboter gesucht werden. Dieses Problem ist als „Touring-a-Sequence-of-Polygons Problem“ (TPP) bekannt, bei dem eine Tour durch eine gegebene Sequenz von Bereichen gefunden werden soll. Wir stellen eine Modi kation des „Rubber-Band Algorithmus“ (RBA) vor und bezeichnen diese Erweiterung als „Nested RBA“. Die Optimierung von Robotertrajektorien in der dritten Komponente ist ebenfalls als TPP dargestellt. Dennoch stellen wir im Gegensatz zum klassischen RBA, bei dem Bereiche durch eine Polylinie beschränkt sind, eine Erweiterung des RBA namens „Smoothed RBA“ vor, bei dem Bereiche durch eine glatte Kurve eingeschränkt sind, welche zu einer minimalen Kosten-Robotertrajektorie führt.
Promotionskommission:
Vorsitzender: Prof. Dr. Rudolf Kruse, FIN-IWS
1. Gutachter: Prof. Dr. Frank Ortmeier, FIN-IVS, AG Software Engineering
2. Gutachter: Prof. Dr. Nikos Aspragathos, University of Patras, Greece
3. Gutachter: Prof. Dr. Dmitry Berenson, Worcester Polytechnic Institute, USA
4. Gutachter: Prof. Dr. Iacopo Gentilini, Embry-Riddle Aeronautical University, USA
Mitglied: Jun.-Prof. Dr. Sebastian Zug, FIN-IVS, AG Emmbedded Smart Systems

Interessierte sind herzlich eingeladen.

Promotionskolloquium von Sergey Alatartsev am 7.7.2015