Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK

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  • Publication
    DRL-basierte Navigationsansätze in der industriellen Robotik
    ( 2021)
    Kästner, L.
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    Lambrecht, J.
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    Vick, A.
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    Krüger, J.
    Mobile Roboter sind in verschiedenen Bereichen der Industrie zu wichtigen Werkzeugen geworden, insbesondere in der Logistik. Die sichere Navigation in hochdynamischen Umgebungen stellt jedoch weiterhin eine große Herausforderung für klassische Pfadplanungsansätze dar. Deep Reinforcement Learning (DRL) hat sich als alternative Planungsmethode herauskristallisiert, um allzu konservative Ansätze zu ersetzen und verspricht eine effizientere und flexiblere Navigation. Diese Ansätze sind jedoch aufgrund ihrer Anfälligkeit für lokale Minima und das Mangeln eines Langzeitgedächtnisses nicht für die Langstreckennavigation geeignet, was eine breite Integration in industrielle Anwendungen der mobilen Robotik behindert. Dieser Beitrag stellt einen Ansatz für die Integration von DRL-basierter Navigation in existierende Navigationsansätze von industrieller mobiler Robotik vor.
  • Publication
    Resilienz durch Redundanz. Cloud-und Edge-basierte Echtzeitsteuerung von autonomen mobilen Robotern
    ( 2021)
    Nouruzi-Pur, J.
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    Lambrecht, J.
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    Nguyen, T.D.
    ;
    Vick, A.
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    Krüger, J.
    Die Auslagerung von Algorithmen auf Edge- und Cloud- umgebungen nach dem Software-as-a-Service-Paradigma bringt viele Vorteile für autonome mobile Roboter mit sich. Es kann jedoch nicht immer garantiert werden, dass die QoS-Anforderungen der ausgelagerten echtzeitkritischen Funktionen erfüllt sind. Das Bereitstellen von redundanten Kommunikationsmöglichkeiten und Berechnungsknoten sowie robotergesteuertes Umschalten ermöglichen Echtzeitfähigkeit innerhalb dieser unsicheren Infrastrukturen.
  • Publication
    An integrated approach for industrial robot control and programming combining haptic and non-haptic gestures
    ( 2017)
    Hügle, J.
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    Lambrecht, J.
    ;
    Krüger, J.
    We present a hybrid programming method for industrial robots combining advantages of manual haptic guidance of the end-effector and programming approaches using non-haptic pointing gestures for the spatial definition of poses and trajectories. Whereas the bare-hand spatial interaction can be implemented and performed cost- and time-efficiently but lacks accuracy, haptic-interaction is more time-consuming but it is used in a reduced manner in order to enable a highly-accurate refinement of target working poses. Additionally, the user is supported by a mobile Augmented Reality simulation providing spatial validation of the robot program, program management and transmission towards the robot controller. The implementation is realized by a compliance control based on a sensor mounted between flange and end-effector combined with our former introduced approach for spatial programming. We conducted a user study comparing Teach-In and Offline programming. The analysis shows a significant reduction of programming duration as well as a reduction of programming errors compared with Teach-In. Most participants favor the hybrid programming system. No significant differences for the programming duration could be determined between experts and non-experts. In comparison between haptic and non-haptic interaction, non-experts favor non-haptic interaction due to the higher intuitiveness of pointing gestures compared to direct physical interaction.
  • Publication
    Intuitive Roboterprogrammierung auf mobilen Endgeräten
    ( 2013)
    Lambrecht, J.
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    Krüger, J.
    Eine intuitive Roboterprogrammierung ergibt sich durch den Einsatz der natürlichen Kommunikation durch Sprache und Gesten. So lassen sich Roboterprogramme durch Vormachen im dreidimensionalen Raum definieren, daneben wird auch die Simulation mittels Tablet-PC und intelligente Apps mobil. Eine neuere Studie identifiziert die Mensch-Roboter-Interaktion als Schlüsseltechnologie mit hohem Potenzial und fordert die Roboterprogrammierung für jedermann. Für Forschung und Entwicklung ist die Aufgabe, neue Programmiertechniken, die eine optimierte Kommunikation mit dem technischen System bereitstellen, zu entwickeln. Die Nutzung natürlicher Kommunikationskanäle ermöglicht bei anwendungsgerechter Gestaltung eine effiziente und ergonomische Art der Mensch-Maschine-Interaktion (MMI). Ziel der Nutzung von natürlichen Kommunikationskanälen ist neben der Erhöhung der Akzeptanz des technischen Systems auch eine allgemeine Verkürzung von Anlernzeiten und Bedienzyklen. Typisch für natürliche MMI ist Multimodalität, das heißt die Nutzung mehrerer Kommunikationskanäle gleichzeitig oder nacheinander. Multimodale Steuerungssysteme nutzen Finger-, Hand- oder Berührungsgesten sowie Sprache. Auch Visualisierungen kommen als eine weitere Form der Interaktion zwischen Mensch und Maschine zum Einsatz. Außer klassischen Displaytechniken lassen sich Methoden der Augmented Reality zur visuellen Darstellung von Informationen in einem Kamerabild nutzen. Ziel des Projekts 'Räumliche Industrieroboter-Programmierung' am Fachgebiet Industrielle Automatisierungstechnik der TU Berlin ist die Entwicklung von intuitiven Methoden der MMI zum Unterstützen der manuellen Online-Programmierung von Industrierobotern. Dabei entstand ein leistungsstarkes Programmiersystem, das verschiedene Programmierebenen sowie verschiedene Schritte der Programmerstellung adressiert. Handheld-Geräte bilden das zentrale Programmiergerät. Einzelheiten werden hierzu vorgestellt.
  • Publication
    Intuitive Roboterprogrammierung auf Mobilgeräten
    ( 2012)
    Lambrecht, J.
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    Krüger, J.