Entwurf von Bahnfolgeregelungen für beliebige Regelungspunkte und Lenkungsarten

Mobile Roboter finden breiten Einsatz in Industrie, Consumer-Bereich und Landwirtschaft, einschließlich Erprobungen für Robotaxis durch Autohersteller und Tech-Unternehmen. Verbraucher nutzen sie zur Haushalts- und Gartenunterstützung, in der Landwirtschaft erleichtern sie Tierfütterung und Stallreinigung. Die Anwendungsvielfalt zeigt, dass sie künftig verstärkt für Transport und in der Landwirtschaft genutzt werden. Die Robotikforschung fokussiert auf Navigation, einschließlich Kartierung, Lokalisierung, Umfelderkennung sowie Planungs- und Steuerungstechniken. Die Bahnfolgeregelung, ein Kerngebiet, nutzt Lokalisierungsdaten zur Zielführung, wobei unterschiedliche Modelle und Lenkungsarten die Komplexität erhöhen.

Diese Arbeit entwickelt eine Methode zum Entwurf einer Bahnfolgeregelung durch Analyse von Regelkreismodulen wie Bahnplanung, Vorsteuerung und Geschwindigkeitsadaption. Unter Verwendung kinematischer Modelle werden verschiedene Lenkungsarten (Ackermann-, Differential- und Knicklenkung) und Regelungspunkte berücksichtigt, besonders geeignet für niedrige Geschwindigkeiten bei Off-Highway-Einsätzen. Inspiriert von der agilen Softwareentwicklung, umfasst der Entwurfsprozess Analyse, Implementierung und Tests in iterativen Zyklen, um den Regelkreis einfach und effektiv zu gestalten. Die Methode wird an Beispielen für alle Lenkungsarten demonstriert und betont die Wichtigkeit, mit einfachen Ansätzen zu beginnen und diese schrittweise zu erweitern, um eine bedarfsgerechte Bahnfolgeregelung zu erreichen.