Identifikation und Regelung eines riemengetriebenen Sechs-Achs-Roboters

Abstract

In Vorarbeit zu dieser Arbeit wurde eine riemengetriebener Sechs-Achs-Roboter entwickelt. Für diesen Roboter soll, im Rahmen dieser Arbeit, eine Bahnfolgeregelung mit nachgiebigem Verhalten entwickelt werden. Dabei soll die geringe Hysterese und intrinsische Nachgiebigkeit der eingesetzten Riemengetriebe so genutzt werden, dass eine Interaktionsfähigkeit, bei möglichst vergleichbarer Performanz, ohne zusätzliche Sensorik oder komplexer Mechanik - somit geringeren Produktionskosten, erreicht wird. Dadurch kann die Verfügbarkeit und somit der potentielle Einsatzbereich von nachgiebigen Robotern erweitert werden. Die zu entwickelnde Nachgiebigkeits- und Bahnfolgeregelung kann in eine GesamtRoboterregelung (high-level) und eine dieser zugrundeliegende Einzelgelenk-Drehmomentenregelung (low-level) aufgeteilt werden. Für die Entwicklung der Einzelgelenk-Drehmomentenregelung wird ein Simulations-Modell sowie ein Versuchsstand eines einzelnen zweistufigen Riemengetriebes aufgebaut, wie es in dem betrachteten Roboter verbaut ist. Mithilfe dieser werden spezifische Eigenschaften und Parameter des Getriebes identifiziert sowie drei verschiedene Ansätze der Drehmomentenregelung untersucht, welche auf den folgenden drehmomentabhängigen Größen basieren: Motorstrom: Messen des Motorstroms Riemenspannung: Messen der Riemenspannung Riemenelastizität: Messen der relativen Getriebeein- und ausgangs-Verdrehung. Für die Gesamtregelung des Roboters wird ein PD- und ein PDplus-Regler in Verbindung mit dem als geeignetsten herausgestellten Drehmomentenregler implementiert und deren Performanz untersucht.