Endeffektorpose

Endeffektorpose bezeichnet die Position und Orientierung des Endeffektors eines Roboterarms in einem Referenzkoordinatensystem. Der Endeffektor ist das am Ende der Kette befindliche Werkzeug oder Greiforgan. Die Pose umfasst die dreidimensionale Lage (x, y, z) und die Orientierung, meist dargestellt durch eine Rotationsmatrix oder alternative Repräsentationen wie Quaternionen oder Eulerwinkel. In der Robotik wird die Pose als Element der Lie-Gruppe SE(3) beschrieben, die Translation und Rotation zusammenfasst.

Mathematisch ergibt sich die Pose aus der Vorwärtskinematik: q -> T, wobei T eine 4x4-homogene Transformationsmatrix ist, die Translation p und Rotation R enthält. Um eine gewünschte Pose T_d zu erreichen, löst man die Inverse Kinematik, also q so zu wählen, dass f(q) = T_d. In der Praxis kommen verschiedene Repräsentationen zum Einsatz, etwa T mit Rotation, Quaternionen oder Eulerwinkeln, je nach Berechnungs- und Steuerungsvorgaben.

Anwendungen der Endeffektorpose finden sich in der Bewegungsplanung, Trajektorienerzeugung, Kalibrierung und der Ausführung von Manipulationsaufgaben wie Greifen, Schweißen oder Montieren. Die Steuerung verbindet die Gelenkwinkel- oder Gelenkgeschwindigkeiten mit der gewünschten Pose über die Jacobi-Matrix und die entsprechende kinematische Modellierung, um eine reibungslose Synchronisation zwischen Robotik-Planung und Ausführung zu erreichen.

Erfassung und Messung der Pose erfolgen oft durch Kombination aus Vorwärtskinematik basierten Schätzungen und Sensorfusion. Zusätzlich können externe Messsysteme wie Kameras oder Marker eingesetzt werden, um Pose in Echtzeit zu bestimmen. Ungewissheiten ergeben sich aus Modellfehlern, Messrauschen und mechanischen Toleranzen.