Steuerung autonomer mobiler Roboter in der Produktion

Die vorliegende Dissertation entstand whrend meiner Ttigkeit als wissen schaftlicher Mitarbeiter am Institut fr Werkzeugmaschinen und Betriebswissen schaften (iwb) der Technischen Universitt Mnchen. Den Herrn Professoren Dr. -Ing. G. Reinhart und Dr. -Ing. J. Milberg, den Leitern dieses Instituts, gilt mein besonderer Dank fr die wohlwollende Frderung und grozgige Untersttzung meiner Arbeit. Herrn Prof. Dr. -Ing G. Frber, dem Leiter des Lehrstuhls fr Prozerechner, danke ich fr die bernahme des Korreferates und die aufmerksame Durchsicht der Arbeit. Allen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern des Instituts sowie allen Studentinnen und Studenten, die mich bei der Erstellung meiner Arbeit untersttzt haben, mchte ich meinen herzlichen Dank aussprechen. Schlielich gilt mein Dank aber auch meinen Eltern und Freunden, die mich wh rend der Erstellung der Arbeit stets untersttzt und motiviert haben. Klaus Pischeltsrieder Mnchen. im Mrz 1996 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis 1 Einfhrung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1. 1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ! 1. 2 Zielsetzung dieser Arbeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1. 3 Vergehensweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2 Bestehendes Spektrum automatisierter Produktionsstrukturen beim Einsatz mobiler Roboter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2. 1 bersicht. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2. 2 Charakterisierung des typischen Anwendungsbereichs fr autonome mobile Roboter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2. 3 Zentral gesteuerte Produktionsstrukturen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2. 4 Dezentral gesteuerte Produktionsstrukturen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2. 5 Dezentral gesteuerte Produktionsstrukturen mit zentraler koordinierender Instanz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2. 6 Vergleichender berblick ber die betrachteten Produktio- strukturen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 2. 7 Anforderungen an autonome mobile Roboter in den verschiedenen Produktionsstrukturen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 3Bekannte Anstze zur Steuerung autonomer mobiler Roboter . . . . . . . . . . . . . . . 27 3. 1 bersicht. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3. 2 Verhaltensorientierte Architekturen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 3. 3 Funktionsorientierte Architekturen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .