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PROJEKTNOTIZEN / PYTHON-ROBOTIKPIPELINE

RRbot 2-DOF-Robotersimulation in Python

Modulares Robotik-Framework in Python mit analytischer Kinematik, Trägheitsmatrix-Berechnung, Seilzugkräften und numerischer ODE-Zeitschrittintegration.

2-DOF Planarmanipulator-Dynamik
Analytische Massenmatrix (M(q))
Differenzielle Jacobi & inverse Kinematik
Python ODE-Integrationspipeline

ROBOTICS SOFTWARE / PYTHON DYNAMICS PIPELINE

Vollständige Kinematik-, Dynamik- und ODE-Simulationspipeline in Python

RRbot_py ist ein modulares Python-Robotik-Framework zur Berechnung von Kinematik, Mehrkörperdynamik, Seilantriebsmodellen und gewöhnlichen Differenzialgleichungen (ODEs) für einen ebenen 2-DOF-Roboterarm. Jedes physikalische Teilsystem ist in eigenständige, testbare Python-Module strukturiert.

01

Vorwärts- & inverse Kinematik (invKIN.py)

Ermittelt erforderliche Gelenkwinkel [θ1, θ2] für vorgegebene kartesische Koordinaten (x, y) unter Berücksichtigung von Reichweitengrenzen und Konfigurationszweigen.

02

Analytische Massenmatrix (Mass_matrix.py)

Berechnet die stellungsabhängige Massenmatrix M(q), Coriolis- und Zentrifugalmatrix C(q, q̇) sowie den Gravitationsvektor G(q) auf Basis der Lagrange-Mechanik starrer Körper.

03

Jacobi-Abbildung & Arbeitsraum (jak.py)

Transformiert Gelenkgeschwindigkeiten [θ̇1, θ̇2] in Endeffektorgeschwindigkeiten und ermöglicht die quantitative Analyse von Manipulierbarkeit und Geschwindigkeitssingularitäten.

04

ODE-Simulation & Seilzugkräfte (RRode.py)

Integriert die Bewegungsgleichungen numerisch im Zeitbereich über SciPy-Löser. Berücksichtigt antagonistische Seilzugkräfte (cables.py) und senkrechte Stabilisierungsregelung (controle_perp.py).

Framework-Architektur & Module

Robotertyp
Ebenes 2-DOF-Serienkinematik-System mit antagonistischem Seiltrieb
Kinematikmodule
invKIN.py (inverse Kinematik), TETA.py (Gelenkbahnplanung)
Dynamikmodule
Mass_matrix.py (Trägheitsmatrix M(q)), jak.py (Jacobi-Matrix J(q))
Regelung & Antrieb
cables.py (Seilkraftgrenzen), controle_perp.py (senkrechte Regelung)
Lösungs-Engine
RRode.py (numerische ODE-Zeitschrittintegration mit Zustandsrückführung)
Testabdeckung
FULL_inegration_test.py, Mass_matrix_test_.py, invKIN_test_1.py

Bedeutung für Robotik und Software-Engineering

Veranschaulicht modulare Softwareentwicklung in der Robotik: Jedes Teilsystem von der Kinematik bis zur numerischen ODE-Integration ist mathematisch fundiert und durch Modultests abgesichert.