Aktive Schwingungsdämpfung für mobile Serviceroboter

Abstract

Schwingungen mechanischer Systeme begleiten den Maschinenbau seit jeher. Externe Anregungen bewirken kleine, reversible, elastische Verformungen. Für diese kleinen Auslenkungen kann eine Konstruktion auf einen einfachen Einmassenschwinger abstrahiert werden, dessen Feder die Materialsteifigkeit darstellt. Der Einsatz leichter Materialien wie Faserverbundwerkstoffe und die weitere Optimierung der Bauweise bezüglich des Gewichts bei leichbleibender Festigkeit durch FEM-Analysen zur Materialeinsparung ermöglicht durch reduzierte Massenträgheiten einerseits dynamischere Systeme, steigert andererseits jedoch die Schwingungsanfälligkeit. Im Bereich der Robotik kommen diese Zusammenhänge in besonderer Weise zum Tragen: industiell genutze Fertigungsroboter mit hoher Wiederholgenauigkeit werden nicht zuletzt deshalb nach wie vor äuÿerst massiv ausgelegt. Sind Gewicht und Energiebedarf jedoch limitierende Bedingungen, kann der Schwinungsanfälligkeit nicht mehr durch massive Bauweise begegnet werden. Hochdynamische Systeme, wie der am Institut für Robotik und Mechatronik (RM) am Deutschen Zentrum für Luft und Raumfahrt (DLR) Standort Oberpfaffenhofen entwickelte Leichtbauroboter(LBR) III, mit einem Eigengewicht zu Traglastverhältniss von 1:1 sind von der obengenannten Problematik betroffen.