Um die komplexen Arbeitsvorgänge bei Industrierobotern besser planen und die Ergebnisse der Bahnoptimierung verifizieren und validieren zu können, sowie zur Erhöhung der Akzeptanz der Ergebnisse bei den Anwendern ist die Visualisierung der berechneten optimalen Bahnen unbedingt erforderlich.
In den letzten Jahren wurden allgemein durch die Entwicklung preiswerter und leistungsfähiger Rechner die Voraussetzungen für realitätsnahe Animationen in der Computergrafik geschaffen. Mittlerweile können sogar auf gängigen PCs Computerbilder mit aufwendigen Beleuchtungsmodellen erstellt werden, wo noch vor kurzem mit einfachen Drahtgittermodellen, ohne Beleuchtungseffekte und ohne Berechnung verdeckter Flächen gearbeitet wurde. Dabei ist es sogar ohne Einsatz zusätzlicher Grafikhardware möglich, mehrere Bilder pro Sekunde darzustellen und damit fließende Animationen zu ermöglichen. Mit zusätzlicher Hardware lassen sich bei Modellen von mittlerem Komplexitätsgrad, wie sie für Roboter verwendet werden, sogar Animationen mit zwanzig bis fünfzig Bildern pro Sekunde erreichen.
Diese Leistungssteigerung der Rechner hat sich in gleichem Maße auch auf das Gebiet der Computersimulation ausgewirkt. In der Simulation von Roboterbewegungen muß man für die Vorausberechnung des Bewegungsverhaltens die zugehörigen Differentialgleichungen (1) numerisch integrieren. Obwohl diese Gleichungen ausgesprochen kompliziert sind, ist mit heutigen Rechnern der Zeitaufwand für die Simulation vergleichsweise gering. Innerhalb von Sekunden ist es möglich, das Bewegungsverhalten des Roboters über den Zeitraum von mehreren Stunden vorherzusagen (ohne Optimierung oder Parameteridentifizierung). Im Vergleich dazu ist der Zeitaufwand, eine vorhergesagte Stellung des Roboters mit Computergrafik zu visualisieren, sehr viel größer. Computersimulation und Visualisierung liefern zusammen ein unersetzliches Werkzeug für die Bahnplanung beim Einsatz von Industrierobotern. So können vor dem tatsächlichen Einsatz der Roboter in der Fertigung die Bewegungsabläufe im Detail studiert und überprüft werden. Durch die grafische Darstellung ist es dann leicht möglich, Kollisionen von Robotern untereinander oder mit Werkstücken zu erkennen und diese wiederum in der Bahnplanung zu berücksichtigen und abzuwenden.
In Abb. 7 ist eine im Rahmen des Projektes entwickelte grafische Benutzeroberfläche dargestellt, bei der Simulation von Roboterbewegung und dreidimensionale Visualisierung in einem interaktiven Programm verbunden sind. Im Fenster links oben sieht man den Verlauf einer zeitminimalen Roboterbewegung, rechts unten das Kontrollfenster zur interaktiven Motorsteuerung und im Fenster rechts oben den zeitlichen Verlauf der Gelenkwinkel. Die gleichzeitige Berechnung der Roboterbewegung und der animierten Grafik erfolgt in Echtzeit und kann auf mehreren Rechnern verteilt ablaufen.
Figure 7: Benutzeroberfläche der Testumgebung für dynamische Robotermodelle.