Bahnplanung

Bahnplanung bezeichnet in der Robotik die Berechnung einer kollisions- und singularitätsfreien Bewegungstrajektorie des Robotermanipulators von einer Start- zu einer Zielkonfiguration unter Berücksichtigung kinematischer, dynamischer und prozessbedingter Randbedingungen. Grundsätzlich wird zwischen Punkt-zu-Punkt-Bewegungen (PTP), bei denen nur Start- und Zielpunkt vorgegeben sind und der Bahnverlauf dazwischen im Achsraum interpoliert und im kartesischen Raum nicht definiert ist, und bahngesteuerten Bewegungen (CP, Continuous Path) unterschieden, bei denen der TCP einem exakt definierten geometrischen Pfad folgt – etwa einer Geraden (LIN) oder einem Kreisbogen (CIRC). Moderne Bahnplanungsalgorithmen berücksichtigen Gelenkwinkelgrenzen, Geschwindigkeits- und Beschleunigungsprofile, Totzeiten der Achsregelung sowie Hindernisse im Arbeitsraum. Sampling-basierte Verfahren wie RRT (Rapidly-exploring Random Trees) oder probabilistische Roadmaps (PRM) werden für komplexe, hochdimensionale Planungsaufgaben eingesetzt; PRM ist dabei auf statische Umgebungen beschränkt, während RRT auch dynamische Szenarien unterstützt. In der industriellen Praxis erfolgt Bahnplanung sowohl online in der Robotersteuerung als auch offline in CAD/CAM-integrierten Programmiersystemen. Die Qualität der Bahnplanung beeinflusst unmittelbar Zykluszeit, Energieverbrauch, Maschinenverschleiß und Prozessergebnis.