Verbesserung der dynamischen Bahngenauigkeit kaskadiert geregelter Knickarmroboter durch semiaktive Gelenkdämpfung

Abstract

Die dynamische Bahngenauigkeit von Industrierobotern steht seit Jahrzehnten im Fokus kontinuierlicher Entwicklungsaktivitäten. Einen wesentlichen Einfluss haben die elastischen Antriebsstränge, deren gekoppelte Dynamik aus Antriebsregelung und Getriebemechanik zu genauigkeitsmindernden Schleppfehlern führt. Ein vielversprechender Lösungsansatz ist die semiaktive Dämpfung, die durch selektive Bremseingriffe eines Zusatzaktuators die Getriebemechanik dämpft. Daraus resultiert ein robusteres Regelstreckenverhalten, das eine performantere Auslegung der Antriebsregelung ermöglicht, wodurch die dynamische Bahngenauigkeit steigt. Diese Arbeit untersucht die Eignung der semiaktiven Dämpfung für kaskadiert geregelte Knickarmroboter. Dazu wird eine hochdynamische Scheibenbremse entwickelt und ein Regelgesetz zur bedarfsgerechten Ansteuerung eingeführt. Zur Regelungsparametrierung werden aus einem H∞-Entwurf inbetriebnahmegerechte Einstellregeln abgeleitet. Trajektorienfolge- und Fräsversuche belegen die Wirksamkeit der entwickelten Gesamtlösung. Abschließend werden Potenziale und Grenzen diskutiert, mit dem Fazit einer breiten Einsetzbarkeit in unterschiedlichen Anwendungen.