Kraft-Positionsregelung eines elastischen Knickarmroboters

Zusammenfassung

Die in der Industrie als Schweiß-, Montage- und Fertigungsroboter eingesetzten Knickarmroboter werden als starre Mehrkörpersysteme konstruiert. Die einfache Kinetik wird durch hohes Gewicht und großen Bauraum erkauft. Durch den Übergang auf elastische Strukturen, bei denen anstelle der starren Roboterarme Balken Verwendung finden, können bei gleicher Antriebsleistung eine höhere Nutzlast bzw. höhere Bahngeschwindigkeiten erreicht werden. Weiters führen bei der Kraftregelung starrer Roboter kleine Positionsabweichungen zu großen Kraftschwankungen, so dass in der Regel ein weiches Element am Greifer integriert werden muss. Das kann mit einer elastischen Konstruktion vermieden werden. Diesen Vorteilen steht der Nachteil der aufwendigeren Regelung des elastischen Roboters gegenüber, auf die hier näher eingegangen werden soll.

Abstract

Industrially used robot manipulators are constructed as rigid multi-body-systems. The simple kinetics is won by high weight and large volume. By using elastic structures with beams instead of the rigid robot arms a higher working load and/or higher velocities can be achieved with the same drive power. Moreover, with the force control of rigid robots there are small position deviations which lead to big ones in force so that normally an elastic element must be integrated at the gripper. That can be avoided with an elastic construction. Opposed to these advantages there is the disadvantage of the more extensive control-design of the elastic robot. This will be dealt with in the course of this paper.