Kontrolle der Vibration von leichten und flexiblen Robotern

IlluFlex1Die leichte und flexible Robotik bietet ein großes Potenzial im Bereich der aktuellen Weiterentwicklung der kollaborativen Automation. Dank ihrer reduzierten Masse und ihrer Nachgiebigkeit profitieren solche Systeme von einer eigenen inneren Sicherheit, die das Risiko von Verletzungen bei unvorhergesehenen Schlägen oder anderen Einflüssen verringern. Dennoch muss das Steuerungssystem sorgfältig entwickelt werden, um das flexible Verhalten der Glieder und Gelenke des Roboters richtig zu beherrschen.

Dieses Projekt konzentriert sich auf die Steuerung des flexiblen Verhaltens von Roboterarmen in 3D. Sein Ziel ist die Entwicklung und Erprobung der innovativen vorausschauenden Steuerungen, die die Vibrationen in den Roboterarmen verringern werden. Ein Finite-Elemente-Modell des Roboters wird konstruiert unter Berücksichtigung von kinematischen Verbindungen, von starren Körpern und von flexiblen Körpern. Ausgehend von diesem Modell wird die umgekehrte Dynamik des Systems gelöst mithilfe von Methoden der sogenannten stabilen Umkehrung. Diese Methoden sind tatsächlich angepasst für die Umkehrung von nichtlinearen Systemen mit keinem Phasen-Minimum, die man in der flexiblen Robotik vorfindet. Hier werden die Steuerungen erhalten durch die Auflösung eines Problems der Optimierung unter Belastung.

Neben den digitalen Simulationen und zwecks Demonstration der Nützlichkeit der Methode wird ein Versuchssystem aufgebaut und gesteuert mit Hilfe der vorgestellten vorausschauenden Steuerung. Eine Steuerung durch Rückmeldung, auch “Feedback” genannt, wird ebenfalls ausgeführt, um die Leistungsstabilität sicherzustellen.