Unterstützung der Werkstückhandhabung kooperierender Industrieroboter durch Kraftregelung

Abstract

Kooperierende Industrieroboter weisen Unzulänglichkeiten bei der Handhabung von gemeinsam getragenen, steifen Werkstücken auf. Werkstücke werden durch Kalibrierfehler, begrenzte Bahntreue und Werkstücktoleranzen beim lastteilenden Transport durch kooperierende Roboter unnötigen Verspannungen ausgesetzt. Darüber hinaus werden die Roboter über das erforderliche Maß hinaus belastet und sind einem größeren Verschleiß unterworfen. Durch Kraftregelung kann dieser Effekt reduziert werden. In der Arbeit wird zunächst eine Analyse des Gesamtprozesses durchgeführt. Teilprozesse werden identifiziert und klassifiziert. Es erfolgt eine simulative Untersuchung des Einflusses von Kalibrierfehlern, Werkstücktoleranzen und Schleppfehlern auf den Handhabungsprozess. Anschließend wird ein flexibles Kraftregelungsmodul entwickelt, das während des Greifens, des Transports und des Ablegens eines Werkstücks eingesetzt werden kann. Die Arbeit schließt mit experimentellen Untersuchungen, in denendie Wirksamkeit der entwickelten Strategien bewiesen wird.

Cooperating industrial robots show insufficient behaviour in cooperatively manipulating rigid payloads. While load sharing the work piece suffers from unnecessary stress, caused by calibration errors, limited trajectory accuracy and work piece tolerances. Furthermore even the robots are strained beyond the essential point and bigger deterioration becomes inherent. By means of force control those effects can be reduced significantly. The thesis starts with an analysis of the manipulation process. Subprocesses are identified and rated. The influence of calibration errors, work piece tolerances and tracking errors is investigated in a simulation environment. Then a force control module is developed, which can be used while gripping, transporting and placing a work piece. The thesis concludes with extensive experimental tests on a real system, which show the effectiveness of the proposed strategies.