Entwicklung eines Verfahrens zur In-Betrieb-Rekonfiguration von Seilrobotern als Handhabungssysteme

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Alexander Verl
• Fachliche Zuordnung: Automatisierungstechnik, Mechatronik, Regelungssysteme, Intelligente Technische Systeme, Robotik
• Förderung: Förderung seit 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 317440765

Durch ihre parallele und modulare Struktur eignen sich Seilroboter sehr gut für eine Rekonfiguration des bestehenden Systems. Mit dem Begriff der Rekonfiguration wird das Anpassen der Roboterstruktur an eine geänderte Anforderung bezeichnet. Praktische Maßnahmen sind beispielsweise das Hinzufügen und Entfernen von Antriebsseilen oder auch das Verschieben von Umlenkrollen. Die Implementierung einer Möglichkeit zur Rekonfiguration an einem Seilroboter erhöht somit die Bandbreite an realisierbaren Eigenschaften. In der ersten Förderperiode wurde ein allgemeines Datenmodell eines rekonfigurierbaren Seilroboters entwickelt, das die Abbildung eines Seilroboters mit kontinuierlicher als auch diskreter Rekonfigurationsmöglichkeit erlaubt. Basierend auf dem Datenmodell wurde eine Strategie zur Planung der Rekonfiguration für eine gegebene Arbeitsraumanforderung entwickelt. Zusätzlich wurde eine Vorgehensweise für die strukturelle als auch geometrische Rekonfiguration einer CNC-Steuerung entwickelt und anhand einer Simulation mit einer realen Steuerung validiert.Ziel des Folgeprojektes ist es nun, die verwendete Arbeitsraumbeschreibung, als auch den Prozess der Rekonfigurationsplanung weiter zu verfeinern und abschließend die Ergebnisse zusammenzubringen. Aktuell basiert die Planung der Rekonfiguration auf einem Verfahren zur Arbeitsraumberechnung, das einen Algorithmus zur Seilkraftverteilung verwendet. Um die Abhängigkeit von einem Seilkraftverteilungsalgorithmus zu eliminieren, soll ein Verfahren zur effizienten Auswertung der Arbeitsraumgrenzen des kontrollierbaren Arbeitsraums entwickelt werden, der ein rein geometrisches Konzept darstellt. Bezüglich des Planungsverfahrens, auf Basis einer Optimierung, soll der gesamte Prozess weiter formalisiert werden. Mit einer einheitlichen Beschreibung der gesamten Vorgehensweise können somit verschiedene Methoden direkt miteinander verglichen werden. Dies ermöglicht beispielsweise unterschiedliche numerische Lösungsverfahren hinsichtlich der Genauigkeit oder numerischer Effizienz direkt miteinander vergleichen zu können. Abschließend sollen die Ergebnisse der praktischen Rekonfiguration der Steuerung und der Rekonfigurationsplanung über eine diskrete Zustandsmodellierung zusammengebracht und anschließend in der Steuerung implementiert werden.Die benötigten Schritte zur weiteren Realisierung eines rekonfigurierbaren Seilroboters gliedern sich in vier Arbeitspakete. Innerhalb des ersten Arbeitspaketes soll eine Methode für die effiziente Berechnung des kontrollierbaren Arbeitsraums entwickelt werden. Darauf aufbauend sollen der Prozess der Rekonfiguration weiter formalisiert werden, um verschiedenen Gütefunktionen von Seilrobotern als auch numerische Lösungswerkzeuge untersuchen zu können. Im letzten Arbeitspaket soll eine Zustandsmodellierung der verschiedenen Bausteine eines Seilroboters entworfen werden und diese dann auf dem vorhanden Zielsystem implementiert und praktisch validiert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Dr.-Ing. Armin Lechler