Selbsteinstellende, robuste Regelung von Strukturschwingungen an Parallelrobotern

Abstract

Parallelroboter realisieren Trajektorien die hohe Beschleunigungen und Geschwindigkeiten erfordern. Insbesondere bei so genannten Pick-and-Place Anwendungen, in denen hohe Geschwindigkeiten und Präzision gefragt sind, vermindern Schwingungen der Struktur jedoch die Leistungsfähigkeit des Roboters. Der vorliegende Bericht beschäftigt sich mit der Konzeptionierung und Realisierung einer Regelung zur Schwingungsreduktion an zwei hochdynamischen Parallelrobotern für die Handhabung und Montage. Die Herausforderung bei der Erarbeitung einer geeigneten Lösung sind das positionsabhängige Schwingungsverhalten der Roboterstruktur, die Sensitivität der Schwingungseigenschaften gegenüber Veränderungen der Struktur und die unterschiedlichen Topologien der beiden Parallelroboter. Durch den Einsatz einer umschaltenden robusten Regelung gelingt die Schwingungsreduktion des Roboters im gesamten Arbeitsraum. Es wird ein Stabilitätsbeweis hergeleitet, der die Stabilität der Reglerumschaltung nachweist. Eine Automatisierung der Systemidentifikation und Reglersynthese erlaubt eine praxistaugliche Selbsteinstellung des Regelungssystems. Die in der Arbeit generierten Algorithmen und Verfahren werden auf beiden Parallelrobotern umgesetzt. Experimentelle Messergebnisse belegen die Funktionsfähigkeit der erarbeiteten Lösungen.