Angewandte Robuste Regelung zur Schwingungsunterdrückung am Parallelroboter mit adaptronischen Komponenten

Abstract

Die Automatisierung im Bereich der Handhabung und Montage erfordert aufgrund der komplexen technologischen Prozesse qualifizierte Lösungen. Die langfristigen Ziele bestehen in der Verminderung der Zykluszeit und einer Erhöhung der Prozessqualität und können durch innovative, auf Parallelkinematiken basierende Konzepte erreicht werden, die bei gleichbleibender Genauigkeit in Bezug zu konventionellen seriellen Roboterstrukturen höhere Geschwindigkeiten und Beschleunigungen realisieren. Dies wird ermöglicht durch die bei parallelen Kinematiken gestellfeste Anordnung der in der Regel schweren Antriebseinheiten. Die dadurch entstehenden leichteren Führungsketten lassen Leichtbaulösungen mit einer höheren Gesamtsteifigkeit zu. In dieser Arbeit werden zwei Hauptmerkmale dieser innovativen Konzepte näher beschrieben, zum einen die in Leichtbauweise realisierten Strukturkomponenten einer Parallelstruktur und zum anderen die Integration von adaptronischen Aktuatoren und Sensoren, mit denen die durch die hohen Beschleunigungen verursachten Schwingungen reduziert werden. Im einzelnen werden Modellierungsaspekte, verwendete Regelungsstrategien für die Schwingungsunterdrückung und Designkriterien für aktive Stäbe mit integrierten Piezostapelaktuatoren dargestellt. In einer parallelen Referenzstruktur mit zwei Freiheitsgraden wurden diese aktiven Stäbe experimentell getestet und die Potenziale dieser neuen Technik erfolgreich demonstriert. Zuletzt wird ein Ausblick auf die folgenden Forschungsaktivitäten auf dem Gebiet der Parallelrobotik mit adaptronischen Komponenten gegeben.