Hierarchische Modellierung von Robotersteuerungsarchitekturen

Wie bereits in Kap. 2 gezeigt, besteht ein Robotersystem aus einer Vielzahl von funktionalen Einzelkomponenten, die zur Ausführung einer Handhabungsaufgabe kooperierend zusammenwirken und einen Roboter in seiner Funktionalität charakterisieren. Während Industrieroboter der ersten Generation (pick and place manipulators) lediglich sequentiell Punktfolgen durchfahren können (lineare Steuerungsprogramme), müssen mit zunehmendem Funktions- und Aufgabenumfang komplexe Programmkontrollstrukturen und zusätzliche Funktionsmoduln verwendet werden. Robotersysteme der 2. Generation nutzen Sensordaten zur adaptiven Trajektoriengenerierung und zur Anpassung des Steuerungsprogramms an aktuelle Situationen. Man spricht von sogenannten Auge-Hand koordinierten Robotersystemen. Autonome mobile Robotersysteme, Roboter der 3. Generation, planen ihre Operationen on-line in Abhängigkeit des Zustandes ihrer Umwelt und der Aufgabe, die sie erfüllen sollen. Sie sollen sich in unbekannter Umgebung orientieren und selbstständig die Reihenfolge ihrer Operationen festlegen können. Sie benötigen hierzu zahlreiche Funktionskomponenten um Planung, Aktionsausführung und -Überwachung sowie Situationsanalysen ausführen zu können. Die Ausführung der eingangs genannten Aufgabe, aber auch der komplexen Aufgabe autonomer Systeme, setzt eine logische Funktions struktur des Robotersystems voraus. Analog zu Rechnerarchitekturen sprechen wir bei Robotern von Roboterarchitekturen.