| Inhalt | 7 |
| 1 Einführung | 11 |
| 2 Anwendungen und Abgrenzung von Assistenzsystemen | 17 |
| 2.1 Abgrenzung | 17 |
| 2.2 Kognitive Assistenzsysteme | 19 |
| 3 Mensch-Maschine-Systeme | 23 |
| 3.1 Bestandteile vonMensch-Maschine-Systemen | 23 |
| 3.2 Ergonomische Gestaltung | 29 |
| 3.3 Anthropometrie und Körpermaße | 35 |
| 3.4 Funktionsräume | 40 |
| 3.5 Mensch-Modelle | 44 |
| 3.6 Berücksichtigung des visuellen Systems bei der ergonomischen Gestaltung | 54 |
| 3.7 Berücksichtigung der nichtvisuellen Sensorik des Menschen | 58 |
| 3.7.1 Auditive Sinneswahrnehmung | 58 |
| 3.7.2 Haptische oder taktile Informationen | 65 |
| 3.7.3 Vestibuläre und kinästhetische Informationen | 69 |
| 3.8 Interaktionsmodelle für Mensch-Maschine-Schnittstellen | 71 |
| 3.8.1 Faktor Mensch | 72 |
| 3.8.2 Vergleich der Vor- und Nachteile der Arbeit von Mensch und Maschine | 76 |
| 3.8.3 Informationsverarbeitung durch den Menschen | 78 |
| 3.8.4 Drei-Ebenen-Modell des menschlichen Verhaltens | 82 |
| 3.8.5 Drei-Ebenen-Modell für das Führen eines Kraftfahrzeugs | 84 |
| 3.9 Fahrerassistenz und Verkehrssicherheit | 87 |
| 3.9.1 Bedienen und Beobachten im Kraftfahrzeug | 89 |
| 3.9.2 Beispiel: Fahrstreifenwechselassistent | 90 |
| 3.9.3 Beispiele: Spurverlassenswarnsystem und Spurhalteassistent | 92 |
| 3.10 Gestaltungsregeln von Mensch-Maschine-Schnittstellen | 96 |
| 3.11 Möglichkeiten der Kommunikation und Interaktion Mensch–Maschine | 101 |
| 3.11.1 LC-Display | 102 |
| 3.11.2 Dimensionalität der Stellbewegung | 104 |
| 3.11.3 Fortgeschrittene Mensch-Computer-Schnittstellen | 107 |
| 3.11.4 Aufbau und Funktion von Touchscreen-Displays | 108 |
| 3.11.5 Touchscreen mit haptischer Rückmeldung | 110 |
| 3.11.6 Multi-Touch-Systeme | 111 |
| 3.11.7 Touchscreen mit optischer Erkennung | 111 |
| 4 Robotersysteme | 115 |
| 4.1 Service- und Assistenzroboter | 115 |
| 4.1.1 Produktionsassistenzroboter | 128 |
| 4.1.2 Manipulatoren und Telemanipulatoren | 139 |
| 4.1.3 Anwendungen von Assistenzrobotern in der Medizin | 141 |
| 4.2 Anforderungen an Roboterassistenzsysteme | 146 |
| 4.3 Grundaufbau der Industrieroboter | 149 |
| 4.3.1 Industrieroboterzelle | 152 |
| 4.3.2 Robotergelenke | 155 |
| 4.3.3 Roboter-Bauformen | 158 |
| 4.4 Kenngrößen von Industrierobotern | 162 |
| 4.4.1 Der Tool Center Point (TCP) | 162 |
| 4.4.2 Positionier- und Wiederholgenauigkeit | 163 |
| 4.4.3 Robotervermessung | 167 |
| 4.5 Mathematische Beschreibung der Kinematik von Robotern | 170 |
| 4.5.1 Maschinen- oder Gelenkkoordinaten | 170 |
| 4.5.2 Kartesisches Koordinatensystem | 171 |
| 4.5.3 Beschreibung der Lage eines Koordinatensystems | 178 |
| 4.5.4 Raumkoordinaten | 185 |
| 4.5.5 Orientierungswinkel | 185 |
| 4.5.6 Rotationen nach Euler | 186 |
| 4.6 Roboter-Kinematik | 190 |
| 4.6.1 Hebelverbindungen | 192 |
| 4.6.2 Festlegung für das Anbringen von Koordinatensystemen an Hebel | 193 |
| 4.6.3 Beispiele für Transformationstabellen für 6- und 7-Achs-Roboter | 197 |
| 4.6.4 Ableitung von Hebeltransformationen | 203 |
| 4.7 Inverse Transformationen | 211 |
| 4.7.1 Lösbarkeit der inversen Kinematik | 212 |
| 4.7.2 Mehrdeutigkeiten | 218 |
| 4.7.3 Planarer Zwei-Gelenk-Roboter | 220 |
| 4.7.4 Inverse Koordinatentransformation eines 6-Achs-Roboters | 225 |
| 4.7.5 Inverse Transformation mit Näherungsverfahren | 233 |
| 4.8 Robotersteuerung | 240 |
| 4.8.1 Messsysteme für die Gelenkwinkel | 241 |
| 4.8.2 Regelung der Roboterachsen | 243 |
| 4.8.3 Steuerungsarten | 252 |
| 4.8.4 Programmierverfahren | 261 |
| 4.8.5 Basiskoordinatensysteme | 263 |
| 4.8.6 Roboter-Programmiersprache: Beispiel V+ | 268 |
| 4.8.7 Virtuelle Planungssysteme: Beispiel FAMOS Robotic | 277 |
| 4.9 Robotersteuerung mit Hilfe von Sensoren | 282 |
| 4.9.1 Robot-Vision-Systeme | 283 |
| 4.9.2 Beispiel: Teileerkennung vom Band | 289 |
| 4.9.3 Beispiel: Kameraunterstützte Demontage | 290 |
| 4.9.4 Fügehilfen und Kraft-Momenten-Regelungen | 294 |
| 4.10 Mobilität von Robotern | 296 |
| 4.10.1 Freiheitsgrade mobiler Systeme | 296 |
| 4.10.2 Positionsermittlung mobiler Systeme | 297 |
| 4.10.3 Omni-Wheel und Mecanum-Rad | 302 |
| 4.10.4 Simulationsmodell einer Roboterplattform | 305 |
| 4.10.5 Simulation der Fahrzeugbewegung | 308 |
| 4.10.6 Navigation ortsflexibler Roboter | 312 |
| 4.10.7 Laufende Roboter | 317 |
| 5 Computer-Vision-Systeme | 327 |
| 5.1 Kameras für die Bildverarbeitung | 328 |
| 5.2 Bildauflösung | 331 |
| 5.3 Abbildungen über ein Lochkamera-Modell | 334 |
| 5.4 Histogramme, Binärbilder, Blobs | 338 |
| 5.5 Kantendetektion | 340 |
| 5.6 Dreidimensionale Objekterkennung | 344 |
| 5.6.1 Triangulation | 345 |
| 5.6.2 Laserscanner | 348 |
| 5.6.3 3D-Triangulation bei Standard-Stereogeometrie | 349 |
| 5.6.4 Epipolargeometrie | 351 |
| 5.6.5 3D-Mesung mit Punktematrix | 352 |
| 5.6.6 Homogene Koordinaten | 353 |
| 5.6.7 Transformationsmatrizen | 356 |
| 5.6.8 Transformation von Punkten in Weltkoordinaten | 357 |
| 5.6.9 Transformation von Punkten in Kamerakoordinaten | 360 |
| 6 Lösung der Kontrollaufgaben | 363 |
| Literaturverzeichnis | 373 |
| Stichwortverzeichnis | 379 |
