Adaptronische Schwingungsunterdrückung an hochdynamischen Parallelroboter für Handhabung und Montage

Abstract

Montage und Handhabungsprozesse stellen komplexe, technologische Abläufe dar, deren Automatisierung qualifizierte Lösungen erfordert. Vor allem im Bereich der Handhabungs- und Robotertechnik, die seit mehreren Jahrzehnten zur Entlastung des Menschen eingesetzt wird, bietet sich vor dem Hintergrund neuer Technologien, Verfahren und Komponenten ein enormes Entwicklungspotenzial für leistungsfähigere und effizientere Produktionssysteme für neue Anwendungsbereiche, auch bei kleinen bzw. wechselnden Stückzahlen. Die langfristige Zielsetzung ist dabei die Verkürzung der Taktzeiten sowie eine Erhöhung der Prozessqualität. Diese Ziele können durch neue innovative Maschinen-Konzepte auf Basis von Parallelstrukturen, mit denen sich höhere Verfahrgeschwindigkeiten bei mindestens gleichbleibender Genauigkeit als konventionelle Systeme realisieren lassen, erreicht werden. Um die durch die hohen Beschleunigungen induzierten Schwingungen verringern zu können, werden adaptronische intelligente Maschinenkomponenten auf der Basis von multifunktionellen Werkstoffen mit dem Ziel einer aktiven Schwingungskompensation in die Systeme integriert. Im Rahmen dieses Artikels werden neben der Modellbildung und den adaptronischen Regelungskonzepten auch Auslegungsvorschriften für aktive Leichtbau-Elemente für Parallelstrukturen diskutiert. Darüber hinaus wird das Potenzial dieses Ansatzes an einem ebenen Parallelroboter mit 2 Bewegungsfreiheiten, der im weiteren Verlauf als FÜNFGELENK bezeichnet wird, demonstriert und mit experimentellen Ergebnissen verifiziert.