Erweiterung der kinematischen Modellierung für parallele Seilroboter mit endloser Rotationsachse

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Alexander Verl, seit 2/2019
• Fachliche Zuordnung: Automatisierungstechnik, Mechatronik, Regelungssysteme, Intelligente Technische Systeme, Robotik ; Produktionsautomatisierung und Montagetechnik
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 358142701

Endlose Rotationen sind bei industriell verfügbaren Manipulatoren weit verbreitet. So verfügen Knickarm-, Delta- oder SCARA-Roboter über mindestens eine Achse mit endloser Rotation, um die Orientierung des aufzunehmenden Werkstücks beliebig zu ändern. Für einen Manipulator mit paralleler Kinematik ist diese Fähigkeit ungewöhnlich, für parallele Seilroboter im Speziellen ist eine endlose Rotationsachse bisher nicht erforscht. Dabei bieten Seilroboter aufgrund ihrer inhärenten Eigenschaften einige Vorteile gegenüber anderen Kinematiken. Das Kombinieren dieser Eigenschaften mit einer endlosen Drehachse eröffnet daher neue Anwendungsfälle für Seilroboter in der Produktion.In einer Vorarbeit des Antragstellers konnte ein theoretischer Nachweis für einen speziellen Entwurf eines parallelen Seilroboters mit endloser Drehachse gebracht werden. Die Verallgemeinerung ist aber aufgrund der fehlenden Methodik für die Beschreibung dieser Arten von Seilrobotern nicht möglich gewesen.Eine endlose Drehachse kann durch eine passive kinematische Kette beschrieben werden und führt bei den ohnehin redundanten Seilrobotern zu einer Erhöhung der inneren Freiheitsgrade. Das so erweiterte Modell bedarf allerdings einer deutlich erweiterten kinematischen Beschreibung, um das Zusammenwirken der kinematischen Ketten und den Seilantrieben zu modellieren. Diese Beschreibungsmethodik ist bisher nicht erforscht aber essentiell für die Untersuchung allgemeiner Entwürfe paralleler Seilroboter mit endloser Drehachse. In den Vorarbeiten des Antragstellers basiert die Beschreibung auf einer für den Anwendungsfall speziell erweiterten Strukturgleichung, welche eine Lösung für das Beispiel ermöglicht. Eine Verallgemeinerung für andere Mechanismen der Rotationserzeugung ist daraus jedoch nicht möglich.Daher soll im Rahmen dieses Projekts eine Erweiterung der Modellierungs- und Syntheseverfahren von Seilrobotern erforscht werden, mittels derer auch endlose Rotationsachsen konsistent in die bestehenden Verfahren integriert werden können. Ziel dieser Arbeiten soll das Auffinden allgemeiner Entwürfe für solche Seilrobotertypen auf Basis der erweiterten Beschreibung der kinematischen und geometrischen Eigenschaften sein. Ferner soll sowohl eine theoretische Beschreibung als auch die experimentelle Validierung zeigen, dass es praktisch anwendbare Entwürfe mit endloser Rotation gibt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Dr.-Ing. Andreas Pott, bis 2/2019