Holonomie

bibliography.bib

@@ -16,6 +16,24 @@
 	file = {Zhang und Sobh - 2003 - Obstacle Avoidance for Manipulators.pdf:C\:\\Users\\jimmo\\Zotero\\storage\\ZR4B7JG3\\Zhang und Sobh - 2003 - Obstacle Avoidance for Manipulators.pdf:application/pdf},
 }
 
+@article{soft_robotics_2018,
+	title = {Soft {Robotics}},
+	volume = {57},
+	issn = {1521-3773},
+	url = {https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201800907},
+	doi = {https://doi.org/10.1002/anie.201800907},
+	abstract = {This description of “soft robotics” is not intended to be a conventional review, in the sense of a comprehensive technical summary of a developing field. Rather, its objective is to describe soft robotics as a new field—one that offers opportunities to chemists and materials scientists who like to make “things” and to work with macroscopic objects that move and exert force. It will give one (personal) view of what soft actuators and robots are, and how this class of soft devices fits into the more highly developed field of conventional “hard” robotics. It will also suggest how and why soft robotics is more than simply a minor technical “tweak” on hard robotics and propose a unique role for chemistry, and materials science, in this field. Soft robotics is, at its core, intellectually and technologically different from hard robotics, both because it has different objectives and uses and because it relies on the properties of materials to assume many of the roles played by sensors, actuators, and controllers in hard robotics.},
+	language = {en},
+	number = {16},
+	urldate = {2021-02-16},
+	journal = {Angewandte Chemie International Edition},
+	author = {Whitesides, George M.},
+	year = {2018},
+	note = {\_eprint: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/anie.201800907},
+	keywords = {actuation, materials chemistry, soft robotics},
+	pages = {4258--4273},
+}
+
 
 @article{chitta_moveitros_2012,
 	title = {Moveit![{ROS} topics]},
@@ -465,6 +483,21 @@
 	file = {IEEE Xplore Full Text PDF:C\:\\Users\\jimmo\\Zotero\\storage\\U5UZPAHP\\Zhang et al. - 2008 - Obstacle Forbidden Zone Based Multi-robot Motion P.pdf:application/pdf;IEEE Xplore Abstract Record:C\:\\Users\\jimmo\\Zotero\\storage\\7LNHJT7N\\4525244.html:text/html},
 }
 
+@incollection{yu_chapter_2018,
+	title = {Chapter 3 - {PID} {Control} in {Task} {Space}},
+	isbn = {978-0-12-813380-4},
+	url = {https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780128133804000037},
+	abstract = {Task space (or Cartesian space) is defined by the position and orientation of the end-effector of a robot. Joint space is defined by a vector whose components are the translational and angular displacements of each joint of a robotic link. In this chapter, linear PID in the task-space is proposed. The sufficient conditions for asymptotic stability are simple and explicit. The linear PID gains can be selected with these conditions directly. When the measurement of velocities it is not available, a velocity observer (position filter) is applied. The local asymptotic stability of the linear PID control with an observer is proven. The analysis provides explicit conditions for choosing the linear PID gains and the parameters of the velocity observer. We use a 4-DoF (degree-of-freedom) upper limb exoskeleton to verify our PID tuning conditions. The experimental results show that the proposed methodology provides an analytical tool for the robot controller design in the task space.},
+	booktitle = {{PID} {Control} with {Intelligent} {Compensation} for {Exoskeleton} {Robots}},
+	publisher = {Academic Press},
+	author = {Yu, Wen},
+	editor = {Yu, Wen},
+	year = {2018},
+	doi = {10.1016/B978-0-12-813380-4.00003-7},
+	keywords = {Linear PID, Semiglobally asymptotic stability, Task space},
+	pages = {35--53},
+}
+
 
 @misc{noauthor_robot_nodate,
 	title = {{ROBOT} {\textbar} {Bedeutung} im {Cambridge} {Englisch} {Wörterbuch}},

sections/grundlagen.tex

@@ -13,7 +13,7 @@ Roboter sind dem Menschen in vielen Bereichen deutlich überlegen. So sind sie d
 In solchen kollaborativen Zellen ist es notwendig, dass der Roboter eine Reihe von Sicherheitsbestimmungen gerecht wird \textcolor{blue}{[ISO 15066]} und in der Lage ist, auf unerwartetes Verhalten des Menschen zu reagieren. Indem er sein eigenes Verhalten entsprechend anpasst und dadurch Verletzungen verhindert, kann eine stets sichere Arbeitsumgebung gewährleistet werden~\cite{tactile_internet_ceti}. Erfüllt ein Roboter diese Vorgaben und kann für kollaborative Arbeiten mit Menschen eingesetzt werden, spricht man von einem Cobot.
 
 \section{Pose}
-Die Pose eines Roboters beschreibt seine Position und Orientierung im Raum~\cite{siciliano_springer_2008}. Im Raum definiert werden kann eine Pose im \glqq Joint Space\grqq{} und im \glqq Cartesian Space\grqq{}. Eine Definition im \glqq Joint Space\grqq{} ist vollständig, da in ihr der Wert jedes Gelenks definiert ist. In der Regel ist aber vor allem die Pose des Endeffektors von Interesse. Durch einer Vorwärtstransformation oder auch Vorwärtskinematik, kann diese Pose anhand der Gelenkwerte bestimmt werden. Eine Beschreibung im \glqq Cartesian Space\grqq{} ist nicht vollständig, da hier lediglich die Pose des Endeffektors, in Form von kartesischen Koordinaten, definiert ist \textcolor{blue}{[Quelle]}.
+Die Pose eines Roboters beschreibt seine Position und Orientierung im Raum~\cite{siciliano_springer_2008}. Im Raum definiert werden kann eine Pose im \glqq Joint Space\grqq{} und im \glqq Cartesian Space\grqq{}. Eine Definition im \glqq Joint Space\grqq{} ist vollständig, da in ihr der Wert jedes Gelenks definiert ist. In der Regel ist aber vor allem die Pose des Endeffektors von Interesse. Durch einer Vorwärtstransformation oder auch Vorwärtskinematik, kann diese Pose anhand der Gelenkwerte bestimmt werden. Eine Beschreibung im \glqq Cartesian Space\grqq{} ist nicht vollständig, da hier lediglich die Pose des Endeffektors, in Form von kartesischen Koordinaten, definiert ist~\cite{yu_chapter_2018}.
 Für eine vollständige Beschreibung einer gültigen Pose muss daher noch eine Rückwärtstransformation berechnet werden. 
 
 Rückwärtstransformation oder auch Inverskinematik bezeichnet die Berechnung einer Konfiguration der Gelenkwerte, die in der Pose des Endeffektors resultieren. Damit eine Lösung gefunden werden kann, muss der Zielzustand innerhalb des Arbeitsbereichs des Roboters liegen. Aber auch dann kann es sowohl keine als auch mehrere Lösungen geben~\cite{siciliano_springer_2008}.
@@ -35,5 +35,7 @@ Die physischen Eigenschaften des Roboters, resultieren in der realen Welt immer
 
 Neben den natürlich gegebenen Constraints, können dem Planer noch weitere Beschränkungen auferlegt werden. Dadurch ist es möglich das Verhalten und die Bewegung des Roboters an die aufgabenspezifischen Anforderungen anzupassen, die Aufgabe des Motion Planning aber weiterhin einem Algorithmus zu überlassen. 
 Häufig wird bei Constraints auch zwischen holonomen und nicht-holonomen Constraints unterschieden. Erstere können mathematisch alleine durch Gleichungen beschrieben werden, die lediglich von Positionen im Raum und optional auch der Zeit abhängig sind. Für nicht-holonomen Constraints ist mindestens eine Variable neben der Position auch von dessen zeitlicher Ableitung abhängig~\cite{berenson_constrained_nodate}. 
+
+Die Holonomie eines Constraints wird auch maßgeblich von der Art des Roboters bestimmt. In dieser Arbeit werden nur stationäre Manipulatoren betrachtet und keine mobilen Roboter. Bei stationären Manipulatoren können die meisten Constraints durch Gleichungen beschrieben werden, die ausschließlich von den Gelenkwerten abhängig sind~\cite[Kapitel 1.3.6]{siciliano_springer_2008}. Daher sind die in der nachfolgenden Taxonomie dargestellten Constraints, bis auf die Geschwindigkeit und Beschleunigung, als holonome Constraints einzuordnen.
  
 

sections/tax_einordnung.tex

@@ -25,9 +25,10 @@ Die Kollaboration mit Menschen oder anderen Robotern resultiert in weiteren Cons
 
 \paragraph{Sicherheitszonen}Matthias et al.~\cite{matthias_safety_2011} beschreiben eine Arbeitsumgebung, in der sich Roboter und Mensch ohne weitere Sicherheitsmechanismen permanent einen Arbeitsbereich teilen und der Roboter zu jeder Zeit harmlos für den Menschen sein soll. Sie präsentieren ein Sicherheitskonzept, welches es ermöglicht die Pfadplanung und -ausführung durchzuführen, ohne dass der Arbeitsbereich durch weitere Sensoren überwacht werden muss. Dazu werden folgende Anforderungen an den Cobot gestellt:
 \begin{enumerate}
-	\item Mechanische Maßnahmen
+	\item Mechanische Maßnahmen / Soft Robotics
 	\begin{enumerate}
 		\item Leichtbauweise mit, der Nutzlast entsprechenden, Drehmomenten
+		\item Glieder und Aktuatoren aus verformbaren Materialien~\cite{soft_robotics_2018}
 		\item Gepolsterte und abgerundete Oberflächen 
 		\item \glqq Back-drivability\grqq{} - die Möglichkeit den Roboter trotz aktiver Bremsen manuell bewegen zu können.
 	\end{enumerate}