Kraft/Momenten-Regelung eines Robotischen Einzelradprüfstandes

Abstract

Zur Entwicklung, Validierung und Verifizierung von Modellen der Terramechanik werden Einzelradprüfstände eingesetzt. Mit herkömmlichen Prüfständen lässt sich dies jedoch nur in begrenztem Umfang durchführen. Um die durch herkömmliche Einzelradprüfstände gegebenen Möglichkeiten zu erweitern wird ein kraftgeregelter Industrieroboter der Firma KUKA als Einzelradprüfstand eingesetzt. In dieser Arbeit wird die von der Herstellerfirma des Industrieroboters mitgelieferte KUKA Kraft/Momenten Regelung auf deren Tauglichkeit für den Anwendungszweck als Einzelradprüfstand untersucht. Als Referenzszenario dient hierfür das vertikale, kraftgeregelte Absetzen eines am TCP des Roboters montierten Rades auf Quarzsand. Für Vergleichszwecke wird als Alternative zur KUKA Kraft/Momenten Regelung ein Regler basierend auf herkömmlichen Regelungsmethoden entworfen. Dieser Regler wird auf einem externen Computer implementiert und über ein Robot Sensor Interface betrieben. Eine Vorgehensweise zur Implementierung einer Regelung auf einem externen Rechner wird in dieser Arbeit ebenfalls aufgezeigt. Anschließend werden beide Regler anhand des Referenzszenarios getestet. Die aus den Tests erhaltenen Messdaten der beiden Reglerstrukturen sind ähnlich. Basierend auf diesen Ergebnissen, genügt die Komplexität der beiden Reglerstrukturen nicht den Anforderungen eines Einzelradprüfstands. Da die Reglerstruktur der KUKA Kraft/Momenten Regelung nicht verändert werden kann, ist diese für den Anwendungszweck eines Einzelradprüfstands ungeeignet. Die eigens implementierte Regelung ist ebenfalls für den Anwendungszweck nicht zu verwenden. Jedoch kann die Reglerstruktur an die Anforderungen angepasst werden.