Suchen und Finden
Handbuch Robotik - Programmieren und Einsatz intelligenter Roboter
von: Matthias Haun
Springer-Verlag, 2007
ISBN: 9783540369189 , 550 Seiten
Format: PDF, OL
Kopierschutz: DRM
Preis: 82,99 EUR
Vorwort
6
Lesehinweise
12
Inhaltsverzeichnis
14
1 Anstelle einer Einleitung…
20
1.1 Artifizielle Wesen
20
1.2 Roboter als integraler Bestandteil der Lebenswelt
26
1.2.1 Serviceroboter
26
1.2.2 Industrieroboter
30
1.2.3 Robotersysteme im Dienste der Medizin
31
1.2.4 Robotersysteme im Alltag und bei Spass und Spiel
33
1.2.5 Humanoide Roboter
36
1.2.6 Animaten und Biorobotik
36
1.3 Intelligente Robotersysteme
37
1.3.1 Klassifikation
41
1.3.2 Allgemeiner Aufbau eines Robotersystems
44
2 Modellierung von Robotersystemen
52
2.1 System
52
2.1.1 Systembegriff
53
2.1.2 Systemtheorie
58
2.1.3 Systemvarianten
60
2.2 Modell
67
2.2.1 Modellbegriff
67
2.2.2 Modelltheorie
70
2.2.3 Modellvarianten
70
2.2.4Modellierung
94
2.3 Simulation
101
2.3.1 Modellsimulationen
101
2.3.2 Robotersimulationsysteme (RSS)
102
2.4 Architekturmodell
103
2.4.1 Sensoren-Brainware-Aktoren-Einheit
104
2.4.2 Mentale Strukturen
107
3 Systemische Interaktionstheorie
116
3.1 Ausgangsposition
116
3.2 Ziele
117
3.3 Roboter als interaktionsbasierte Systeme
118
3.4 Systemische Interaktion
122
3.4.1 Interaktion als System
122
3.4.2 Definition des Interaktionsbegriffes
123
3.4.3 Navigation von Robotersystemen
126
3.4.4 Kommunikation und Interaktion von Robotersystemen
129
3.5 Interaktionsanalyse
131
3.5.1 Wissensbasierte Interaktionsebenen
132
3.5.2 Funktionaler Ansatz
136
3.5.3 Interaktionsmanagementmodell
140
3.5.4 Konzeptionelle Darstellung der Interaktion
141
3.6 Planung
142
3.6.1 Planungskonzepte
143
3.6.2 Planungsschritte
145
3.6.3 Planverfahren
146
3.6.4 Navigation
148
3.7 Simulationen
150
3.8 Architektur
153
4 (Hardware)Komponenten eines Roboters
154
4.1 Mechanik und Kinematik
154
4.2 Achsregelung und Antrieb
155
4.3 Sensoren
156
4.3.1 Haptische Sensoren
159
4.3.2 Infrarotsensoren
159
4.3.3 Sonarsensoren
160
4.3.4 Laser
161
4.3.5 Radar-Sensoren
162
4.3.6 Hall-Sensoren
162
4.3.7 Kompaßsensoren
162
4.3.8 Winkelkodierung
163
4.3.9 Bewegungssensoren
164
4.3.10 Bildsensoren
164
4.3.11 Sensordatenintegration
165
4.4 Aktoren
165
4.5 Steuerung
168
5 Robotik Engineering: DasProblem2Solution-Vorgehensmodell
170
5.1 Klassische Vorgehensmodelle im Überblick
170
5.2 Lebenszyklus
178
5.3 Der Entwicklungsprozess im Überblick
180
5.4 Verfahren zur Systemvalidierung
181
5.5 Entwicklungsprojekte
184
5.6 Robotik Projektmanagementsystem
187
6 Software
192
6.1 Arten der Robotersystemprogrammierung
192
6.1.1 Manuelle Programmierung
193
6.1.2 Teach-In-Programmierung
193
6.1.3 Programmierung durch Beispiele
195
6.1.4 Programmierung durch Training
197
6.1.5 Roboterorientierte Programmierung
197
6.1.6 Aufgabenorientierte Programmierung
197
6.1.7 Problemorientierte Programmierung
198
6.2 Entwicklung von Programmiersprachen für Robotersysteme
199
6.3 Verarbeitungsmodelle
200
6.4 Roboterprogrammiersprachen im Überblick
202
6.4.1 Klassifikation
203
6.4.2 Explizite Programmiersprachen
204
6.4.3 Implizite Programmiersprachen
205
6.4.4 Aufgabenorientierte Programmiersprachen
206
6.5 Allgemeine Programmiersprachen im Überblick
207
6.5.1 Maschinennahe Sprachen
208
6.5.2 Problemorientierte Programmiersprachen
209
6.5.3 Simulationsorientierte Programmiersprachen
212
6.5.4 Wissensverarbeitende Programmiersprachen
215
6.5.5 Objektorientierte Programmiersprachen
219
6.5.6 Elementare Sprachelemente
228
6.5.7 Dokumentation
230
6.6 Softwaretechnik
234
6.7 NQC
240
6.7.1 Programmaufbau
240
6.7.2 Kommentare
242
6.7.3 Konstanten und Schlüsselwörter
242
6.7.4 Präprozessor
250
6.7.5 Variablen
252
6.7.6 Funktionen
252
6.7.7Multitasking
254
6.7.8 Sensoren
257
6.7.9 Bedingungen
261
6.7.10 Operatoren und Anweisungen
265
6.7.11 Bedingte Verzweigung
269
6.7.12 Programmschleifen
272
6.7.13 Datenspeicherung
275
6.7.14 Kommunikation
276
6.8 LeJOS und Java
277
6.8.1 Das Betriebssystem leJOS
278
6.8.2 Spurverfolgung mit Java
279
7 Problem2 Solution-Plattform
288
7.1 Entwicklungsumgebung Eclipse
288
7.2 Systemmodellierung mit UML
291
7.2.1 Anwendungsfall (Use Case)
292
7.2.2 Aktivitäten
293
7.2.4 Klassen
294
7.2.5 Sequenzen
297
7.2.6 Kollaborationen
298
7.2.7 Zustand
299
7.3 Interaktionsmodellierung
301
7.3.1 Übersicht
301
7.3.2 Leistungsmerkmale
302
7.3.3 Elemente
302
7.3.4 Sichten
303
7.3.5 Entwicklungsschritte
304
7.3.6 Vorteile
305
7.4 Projektplanung
305
7.4.1 Planungskomponenten
305
7.4.2 Planungsmethoden für Robotik-Projekte
306
7.4.3 Dokumente und Werkzeuge der Projektplanung
307
7.4.4 Planungszeitpunkt
307
7.4.5 Funktionen und Leistungsmerkmale
308
7.4.6 Schritte der Aktivitätsplanung
309
8 Brainware
312
8.1 Artifizielles Leben
312
8.2 Artifizielle Intelligenz
314
8.2.1 Arbeitsbereiche
315
8.2.2 Historie
320
8.2.3 Philosophie
323
8.2.4 Zeichen, Daten, Informationen und Wissen
324
8.2.5 Schlußweisen
328
8.3 Systemische Intelligenz
332
8.3.1 Ausgangsposition
332
8.3.2 Allgemeine Intelligenzkriterien
333
8.3.3 Systemische Intelligenzkritierien
336
8.3.4 Systemischer Intelligenzquotient
338
8.3.5 Modell
345
8.3.6 Kogniogenese
345
8.4 Problemlösungsmethoden zur Steigerung des systemischen Intelligenzquotienten
347
8.4.1 Problemmodellierung
347
8.4.2 Methodenpluralismus
352
8.5 Problemlösen durch Suchen
356
8.5.1 Blinde Suchverfahren
358
8.5.2 Constraintpropagierung
366
8.5.3 Heuristische Suchverfahren
369
8.6 Problemlösen durch Planen
378
8.7 Mittel-Zweck-Analyse
382
8.8 Expertensysteme
384
8.8.1 Eigenschaften und Ziele
385
8.8.2 Anwendungsgebiete
387
8.8.3 Architektur
389
8.8.4 Problemlösungsstrategien
392
8.8.5 Entwicklungsmethodik und Wissensakquisition
399
8.9 Artifizielle neuronale Netze (AnN)
411
8.9.1 Mathematisches Neuronenmodell
411
8.9.2 Artifizielles Neuron
421
8.9.3 Artifizielle neuronale Netze
423
8.9.4 Klassifizierung artifizieller neuronaler Netze
430
8.9.5 Lernparadigmen
434
8.9.6 Architekturen
438
8.10 Genetische Algorithmen
440
9 Ausblick
444
9.1 Zukunftsbilanz
444
9.2 Ein neues Paradigma?
448
9.3 Ein Playdoyer für ein Jahrzehnt der Robotik
449
9.3.1 Robotic Science Programm
450
9.3.2 Intradisziplinarität
451
9.3.3 Robotik als multidisziplinäre Forschungseinrichtung
453
9.3.4 Handeln statt Befürchten
455
10 Anhang
456
10.1 Glossar
456
10.2 Physikalische Grundlagen
459
10.2.1 Kräfte und Momente
459
10.2.2 Kräfte und Wege
462
10.2.3 Antriebe
466
10.3 Bausätze für Roboter
468
10.3.1 TuteBot
468
10.3.2 Rug Warrior
469
10.3.3 Joker Robotics
470
10.3.4 Fischertechnik
471
10.4 Robotic Invention System
471
10.4.1 Der Robotic Controller (E)Xplorer (RCX)
471
10.4.2 Infrarot-Schnittstelle
474
10.4.3 Sensoren
475
10.4.4 Aktoren
479
10.5 RCX-Programmierung mit NQC
482
10.5.1 Bricx-Command-Center
482
10.6 RCX-Programmierung mit leJOS
488
10.7 Java für Robotersysteme
492
10.7.1 Vom Algorithmus zum (objektorientierten) Programm
493
10.7.2 Struktur eines Java Programms
498
10.7.3 Kommentare
499
10.7.4 Bezeichner
499
10.7.5 Variablen
500
10.7.6 Konstanten
502
10.7.8 Operatoren
504
10.7.9 Kontrollstrukturen
511
10.7.10 Vererbungsmechanismen
518
10.7.11 Paketierung
528
10.7.12 Threads
537
11 Literatur
552
11.1 Prozessmodellierung
552
11.2 Informatik
553
11.3 Informationstheorie
556
11.4 Komponenten
561
11.5 Projektorganisation
561
11.6 Softwareentwicklung
561
11.7 Robotik
564
12 Sachverzeichnis
566
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