Versuchsstand Flexibler Roboter: Modellierung und Beobachterentwurf

Abstract

Diese Arbeit befasst sich mit der Modellbildung und dem Beobachterentwurf eines zweigelenkigen, ebenen Roboters mit flexiblen Verbindungselementen. Der Roboter wird dabei als ein flexibles Mehrkörpersystem betrachtet, um die Elastizitäten in den Verbindungen zu berücksichtigen. Durch die Variation der Anzahl an Moden und durch eine unterschiedliche Berücksichtigung der auftretenden Reibung werden mehrere verschiedene Modelle erstellt und anschließend miteinander verglichen. Um eine Zustandsrückführung zu ermöglichen, wird ein Beobachter entworfen. Dabei kommt ein Extended Kalman Filter zum Einsatz. Dabei gilt die Zielvorgabe, dass das Extended Kalman Filter echtzeitfähig ist. Die Implementierung am Versuchsstand erfolgt als C Mex S-Function. Nachdem verschiedene Varianten miteinander verglichen wurden und die geeignetste Variante gewählt wurde, wird das Konvergenzverhalten überprüft.

This thesis adresses the modeling and the observer design of a planar, two degree of freedom robot with flexible links. The rotor is considered as a flexible multibody system in order to regard the elasticities of the links. Several models with a different number of modes and an unlike modeling of the occuring friction are created and compared against each other. In order to offer a state-feedback an observer, in this case an Extended Kalman Filter, is provided. It is important, that the Extended Kalman Filter is real-time capable. For this reason it is implemented as a C Mex S-Function. After comparing different types of filters and choosing the most capable one, the convergence behaviour is going to be examined.