Logo ZeTeM

Zentrum für Technomathematik

ZeTeM > Forschung und Anwendungen > Projekte > Minimale Identifikation und Modellierung der Dynamiken von Industrierobotern

Kontakt Sitemap Impressum [ English | Deutsch ]

Minimale Identifikation und Modellierung der Dynamiken von Industrierobotern

Arbeitsgruppe:AG Optimierung und Optimale Steuerung
Leitung: Prof. Dr. Christof Büskens ((0421) 218-63861, E-Mail: bueskens@math.uni-bremen.de)
Bearbeiter: Peter Lasch
Projektpartner: SEF Roboter GmbH, Scharnebeck
ADC GmbH, Scharnebeck
Laufzeit: 01.05.2004 - 30.04.2005
Bild des Projekts Minimale Identifikation und Modellierung der Dynamiken von Industrierobotern Mit einer langjährigen Erfahrung als Lieferant von Robotersteuerungen bietet die SEF Roboter GmbH heute komplette Robotersysteme für die Automatisierungsbranche an. Ihre selbst entwickelten, sechsachsigen Gelenkarmroboter übernehmen Standardaufgaben wie Schweißen, Schrauben, Kleben, Löten und Schneiden. Aber auch Handlinganwendungen an Druck- und Spritzgießmaschinen lassen sich schnell und wirtschaftlich umsetzen.
industrieroboter-bild1
Der SR 30, ein industrieller Sechs-Arm-Knick-Roboter (Foto: SEF GmbH)
Mit einer Punktwiederholgenauigkeit von ±0,1mm lassen sich die Roboter bereits ohne zusätzliche Sensorik kostengünstig als Standardlösung sowie für schnelle Roboterbewegungen und ähnliche komplexere Aufgaben einsetzen. Roboterbahnen können bereits aus der Kinematik eines Industrieroboters geplant werden, die seine Geometrie beschreibt. Für eine optimale Steuerung, die den Roboter bei Bedarf an seine Grenzen fährt, muss jedoch das dynamische Verhalten bei der Modellierung berücksichtigt werden, in das u.a. Trägheit, Torsion und Reibungskräfte hineinwirken. Eine exakte dynamische Beschreibung des Roboters erlaubt es, beispielsweise energieminimale Bahnen zu bestimmen oder den Verschleiß in den Gelenken zu reduzieren.

Obwohl bei der Konstruktion von neuen Robotern exakte CAD-Modelle angefertigt werden, aus denen sich die Kenngrößen des dynamischen Modells ermitteln lassen, weisen die Industrieroboter in der Praxis oftmals ein hiervon abweichendes dynamisches Verhalten auf. Sogar bei baugleichen Robotern lassen sich schon unterschiedliche Systemparameter nachweisen.

Im Rahmen des Kooperationsprojekts soll deshalb ein Verfahren entwickelt werden, um schnell und zuverlässig Modellparameter des Roboters zu identifizieren. Um weiterhin den Echtzeitanforderungen bei der Bahnplanung gerecht zu werden, soll zugleich das Modell auf die minimal nötige Komplexität reduziert werden. Das dynamische Verhalten wird so nur in den relevanten Bereichen modelliert und Parameter werden gestrichen, wenn deren Nichtberücksichtigung kein zum realen Ablauf verändertes Verhalten hervorrufen würde.
industrieroboter-bild2
In Echtzeit berechnete, optimale Sollbahnen für einen Industrieroboter
Um die gewünschte Genauigkeit in der Steuerung zu erreichen, werden alle 5ms Messdaten aufgenommen. Dies führt zu einer Größenordnung von 5000 Datensätzen für einen typischen Bewegungsablauf, die weiterverarbeitet werden. Im Moment benötigt man mit unter 10% dieser Daten eine Rechenzeit von ca. 1h. Allerdings erhält man häufig lokale Minima, die das Optimierungsziel nicht erfüllen, so dass die Rechnung wiederholt werden muss.