Institut für Technische und Numerische Mechanik

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Universität Stuttgart

	Institut für Technische und Numerische Mechanik
	Schwarm Robotik und Optimierung

Beschreibung

Im Fokus dieses Projekts steht die kooperative Bewegung von mobilen „Schwarmrobotern&ldquo beim gemeinsamen Ansteuern eines Ziels. Gruppen von Robotern, insbesondere Gruppen von mobilen Robotern, bestehen aus vielen, meist einfachen Individuen, die jedoch durch ihre Gemeinschaft komplexe Aufgaben ausführen können. Solche Robotersysteme kommen daher schon heute in vielen Gebieten zum Einsatz. In diesem Projekt wird eine Gruppe von mobilen Robotern zum Auffinden eines gemeinsames Ziels benutzt. Derartige Anwendungen wurden in den letzten Jahren mit zunehmendem Interesse wissenschaftlich untersucht. Die Kontrolle eines solchen Schwarms von Robotern ist allerdings eine große Herausforderung und bietet noch immer eine Vielzahl an interessanten Forschungsthemen.

In diesem Projekt,
- wird zunächst ein Schwarm-Modell mit mechanischen Eigenschaften basierend auf den Methoden der Mehrkörperdynamik aufgebaut.
- Darauf stützend wird ein entsprechendes Steuerungsschema und eine Simulationsplattform entwickelt. Wichtige Punkte hierbei sind:

Bewegungsanalyse (z.B. betrachten die Trägheit, durchführbare Dynamik),
Anpassung und Weiterentwicklung des Particle Swarm Optimierungsalgorithmus,
Kollisionensvermeidung,
optimale Bahnplanung,
Kontrolle der Formierung
...

- Schließlich wird das gesamte System auf einer Gruppe von Festo Robotinos implementiert. Die entwickelten theoretischen Methoden werden somit auch auf ihre Praxistauglichkeit überprüft.
- Weitere Forschungsinteressen beinhalten die Lokalisierung, Kommunikation, Bahnverfolgung, usw.

Einige interessante Punkte des Projekts sind beispielsweise die gegenseitige Koordination der Roboter, die ein globales Schwarmverhalten aufweisen sollen, während jeder einzelne nur simple Bewegungen ausführt und die Kommunikationsfähigkeiten begrenzt sind. Ebenfalls von Interesse ist, wie die Robustheit des Systems gegen Ausfälle des Einzelnen erreicht werden kann.

Screen shot der Simulationsplattform

Die Simulationsplattform(es wird in MATLAB GUI entwickelt)

Einige Bilder der Simulation

Die Simulation in einer einfachen Umgebung

(a)

(b)

Die Simulation in einer komplizierten Umgebung (a) Anfangszustand (b) Endzustand (zeigen Animation)

(a)

(b)

Semi_Real Simulation (nachahmen Festo Robotino, gleichwertige Massen,Größe,â¦)
(a) Anfangszustand (b) Endzustand (zeigen Animation)

Demonstration der Idee mit echten mobilen Robotern

Tested in der Bibliothek von ITM

Weitere Seiten zu diesem Thema

Festo Robotino
ITM Wiki über Robotino (nur für internen Gebrauch)

Ansprechpartner

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Note: This German version of website-"Schwarm Robotik und Optimierung" was originally translated by Qirong Tang from that English version, and it was strongly embellished and improved by Thomas Gorius.