Labor für Industrieroboter



Beweglichkeit und Feinfühligkeit des Roboters


Lehre

In jedem Semester findet das Projektlabor im Bereich Wahlpflicht für MAB-AM/PS-, MBI-, WIM- Studierende (6te Semester) statt. Dieses beinhaltet die Programmierung des Industrieroboters KUKA LBR iiwa 7 R800 für die robotergestütze Fertigung, Montage und Kommissionierung.

Forschung / Arbeitsschwerpunkte

Beobachtergestützte Steigerung der Bahngenauigkeit von Industrierobotern unter Berücksichtigung von Gelenkelastizitäten

Trotz steifer Bauweise werden Knickarmroboter bei hochdynamischen Applikationen vorrangig wegen Getriebeelastizitäten und -losen zu Schwingungen angeregt. Das führt zu stark verminderter Bahngenauigkeit. Zur regelungstechnischen Kompensation müssen diese Einflüsse abtriebsseitig messtechnisch erfasst und quantitativ analysiert werden. Die interne Robotersensorik (antriebseitiger Winkelgeber) der meisten industriellen Manipulatoren kann die reale Bahn nicht exakt abbilden. Eine Möglichkeit zur genauen messtechnischen Erfassung hochdynamischer Trajektorien stellen leistungsfähige 3D-Kameramesssysteme dar, die eine hochfrequente Abtastung der TCP-Bahn (Tool Center Point) erlauben. Zur Verbesserung der abtriebsseitigen Bahngenauigkeit von seriellen Robotern für hochdynamische Roboterbahnen wird eine kaskadierte Methodik eingesetzt. Diese besteht aus drei Teilschritten: einer kinematischen und dynamischen Modellierung und Kalibrierung, der Kompensation der nichtlinear verkoppelten Dynamik mittels modellbasierter Drehmomentvorsteuerung und der Reduktion verbleibender Bahnfehler durch iterativ lernende Verfahren auf Basis externer Kameramessungen. Dadurch entsteht ein insgesamt effektives Konzept zur automatisierten Kalibrierung und Optimierung der Genauigkeit hochdynamischer Bahnen von Industrierobotern durch eine Art automatisiertes Teach-In.

 

 

Interessante Techniken

KUKA LBR iiwa 7 R800

Der LBR iiwa gehört zu den Leichtbaurobotern und ist eine redundante serielle Kinematik bzw. Knickarmrobter mit 7 Achsen. Alle Antriebseinheiten und stromführende Leitungen werden innerhalb des Roboters geführt. Jede Achse enthält eine Vielzahl von Sensoren, die Signale für die Roboterregelung (z.B. Positions- und Impedanzregelung) liefern und die auch als Schutzfunktion für den Roboter verwendet werden. So überwachen z.B. in jeder Achse Achsbereichs-Sensoren die Einhaltung des zulässigen Achsbereiches und die Drehmomentsensoren die Einhaltung der zulässigen Achslasten. Insbesondere diese Funktion ermöglich es diesen Roboter kollaborierend einzusetzen, d.h. in Interaktion mit einem Menschen.

Roboterschaltschrank

Der Schaltschrank ist Grundlage für den Roboterprüfstand zur Untersuchung der abtriebsseitgen Bahngenauigkeit. Dieser beinhaltet die Lenze Antriebstechnik, der Serie 9400 mit Schnittstellen zur Echtzeitkommunikation mit einem frei wählbaren Regelungs- und Steuerungssystem. Die Servomotoren des Robotersystems sind an das Antriebssystem mit den offenen und parametrierbaren kaskadierten Einzahlachsregelkreisen angebunden. Eine übergeordnete Steuerung bietet in Kombination mit dem Schaltschrank ein frei konfigurierbares und parametrierbares Regelungssystem mit einer kurzen Zykluszeit (1ms), eine restriktionsfreie Vorgabe eigener Trajektorien und eine Schnittstelle zur modellbasierten Drehmoment- Stromvorsteuerung.

MoveInspect HF

Mit dem MoveInspect HF (high frequency) lassen sich dynamische Vorgänge dreidimensional erfassen und analysieren. Die High-End-Ausführung ist in der Lage, zeitlich unbegrenzt Daten beliebig vieler Messstellen mit bis zu 490Hz erfassen. Hierbei bestimmt MoveInspect-Software für jeden Zeitpunkt unter anderem die 3D-Koordinaten von Objektpunkten, 6-DOF-Koordinaten von Festkörpern sowie die Geschwindigkeiten von Objektpunkten und Festkörpern. Die Berechnung beruht auf dem Prinzip der räumlichen Triangulation von Bildern (Photogrammetrie) und wird von der Auswertesoftware vollautomatisch durchgeführt.
 

 

Ausstattung

Franke Emika | Puma

Mitsubishi SCARA, MELFA RH-20SDH8545-S15

ABB ???

MoveInspect

 

Impressionen

Das Team