Browsing by Author "Fröhlich, Tim"

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Konzeption, Konstruktion und Evaluierung einer Dreiachskinematik als Kopf- und Torsogelenk eines Serviceroboters
(Stuttgart : Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, 2021) Fröhlich, Tim; Verl, Alexander (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. mult.)
Die Entwicklung von Servicerobotern für das häusliche Umfeld und den Umgang mit Menschen stellt ein ganze Reihe von Anforderungen, die bei industriellen Robotern nicht relevant sind. Durch das Format des Menschen und der daraus folgenden Gestaltung der Umgebung, ergibt sich auch für einen Serviceroboter das er eher hoch als breit ist und der Arbeitsraum der Manipulatoren und Sensoren den gesamten Bereich um den Roboter abdecken muss. Herausforderungen dabei sind, das statische Gleichgewicht zu bewahren, Kräfte und Momente in den Achsen aufzunehmen zu können, den geringen verfügbaren Bauraum maximal zu nutzen und den Roboter sicher für den Nutzer zu gestalten. Darüber hinaus muss ein Roboter auch in Formsprache und Bewegung den Nutzer ansprechen und darf keine Angst auslösen. In dieser Arbeit wird eine Achsanordung als Torso und Kopfgelenk vorgeschlagen, welche auf diese Anforderungen ausgelegt ist. Die ähnlich zu einem Kugelgelenk ausgeführte Kinematik vereint die Möglichkeit den Arbeitsraum von Manipulatoren und Sensoren ausreichend zu erweitern, ist besonders bauraumsparend und durch ihren Aufbau intrinsisch sicher. Zudem sind in den beiden häufigsten Positionen die Antriebe lastfrei, was wertvolle Energie auf einem mobilen System spart. Es werden die Herleitung der Gelenkanordnung, die mathematische Beschreibung, die Grenzen der Kinematik und die Integration in den Serviceroboter \cobv beschrieben. Auch weitere Anwendungen werden angesprochen.