TU BRAUNSCHWEIG

A2 | Modellierung von Parallelstrukturen

Der Sonderforschungsbereichs 562 befasst sich mit der Entwicklung von hochdynamischen Robotersystemen auf Basis geschlossener kinematischer Ketten. Um das strukturelle Potenzial derartiger Parallelroboter nutzen zu können, sind umfangreiche Aufgaben im Bereich der Regelung sowie - parallelroboterspezifische – maschinennahe Steuerungsfunktionalitäten notwendig. Die Lösung der Problemstellung in diesen Bereichen erfordert die Erstellung von kinematischen und dynamischen Gleichungen, deren Bereitstellung Aufgabe des Teilprojekts A2 ist.

Abhängig vom Einsatzgebiet müssen die Modellgleichungen unterschiedlichen Ansprüchen genügen. Neben allgemeingültigen Methoden, die eine schnelle Modellierung von Parallelrobotern für Auslegungszwecke erlauben, generiert das Teilprojekt A2 auch rechenzeiteffiziente Modelle, die in der Steuerung Berücksichtigung finden.

Aufbauend auf den kinematischen und dynamischen Modellen werden im Teilprojekt A2 auch Werkzeuge entwickelt, mit denen sich die Leistungseigenschaften von parallelen Roboterstrukturen analysieren und bewerten lassen. Zu diesem Zweck wurden eine Vielzahl von Kenngrößen definiert (vgl. z.B. Abbildung 1). Um eine optimale Anpassung bestimmter Strukturen an gegebene Aufgabenstellung im Bereich der Handhabung und Montage ermöglichen, wurden die Bewertungkriterien in einem Ansatz verknüpft, der eine optimalen Dimensionierung der Struktur erlaubt. Die entwickelten Methoden nutzen genetische Algorithmen.

Abbildung 1: Positionierempfindlichkeit für drei auf  unterschiedlichen kinematischen Prinzipien basierenden ebenen Parallelstrukturen (3-DDD, 3-SDD, 3-DSD) mit F = 3

 

Ebenfalls eingesetzt werden die im TP A2 erarbeitetet Modellgleichungen bei der Kalibrierung, deren Ziel in der Steigerung der Absolutgenauigkeit von Robotern liegt. Dabei werden die Parameter des kinematischen Steuerungsmodells der tatsächlichen Roboterstruktur angepasst, deren Abmessungen aufgrund von Fertigungs- und Montagetoleranzen leicht von den angenommenen Größen abweichen. Traditionell erfordert die Kalibrierung den Einsatz teurer externer Messgeräte, wie z.B. Lasertracker. Im SFB 562 werden stattdessen die im Teilprojekt C3 entwickelten Sensoren eingesetzt, um eine Parameteridentifikation zu ermöglichen. Entsprechende Algorithmen wurden entwickelt und simulativ erfolgreich getestet. Weitere innovative Kalibriermethoden sollen untersucht werden.

Zukünftig ist vorgesehen, die bisher auf kinematische Gleichungen beschränkte Vorgehensweise der Kalibrierung auf dynamische Gleichungen zu übertragen und damit die in der Roboterregelung (vgl. TP B2) eingesetzten Dynamikmodelle zu verbessern.


  last changed 17.05.2008
TU_Icon_E_Mail_1_17x17_RGB pagetop