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

Aufgrund ihrer parallelen und modularen Struktur eignen sich seilgetriebene Parallelroboter sehr gut für die Umsetzung einer Rekonfigurationsmöglichkeit. Der Begriff Rekonfiguration bezeichnet die Anpassung der Roboterstruktur an eine veränderte Anforderung. Praktische Maßnahmen sind etwa das Hinzufügen und Entfernen von Seilen oder das Versetzen von Umlenkrollen. Die Umsetzung einer Rekonfigurationsfunktion an einem Seilroboter erweitert damit den Bereich realisierbarer Eigenschaften enorm. In der ersten Förderperiode wurde ein allgemeines Datenmodell eines rekonfigurierbaren Seilroboters entwickelt, das die Abbildung diskreter und kontinuierlicher Rekonfigurationsmöglichkeiten erlaubt. Auf Basis des Datenmodells wurde eine Strategie eingeführt, um einen Rekonfigurationsablauf anhand einer vorgegebenen Arbeitsraumanforderung zu planen. Zusätzlich wurde ein Verfahren zur strukturellen und geometrischen Rekonfiguration einer numerischen Steuerung (CNC) entwickelt und mittels einer Simulation mit einer realen Steuerung validiert.

Ziel des Folgeprojekts ist es, die verwendete Arbeitsraumbeschreibung sowie den Prozess der Rekonfigurationsplanung weiter zu verfeinern und die Ergebnisse schließlich zusammenzuführen. Derzeit beruht die Planung der Rekonfiguration auf einem Verfahren zur Arbeitsraumberechnung, das einen Algorithmus zur Seilkraftverteilung nutzt. Um die Abhängigkeit von einem solchen Algorithmus aufzulösen, soll ein Verfahren zur effizienten Auswertung der Arbeitsraumgrenze des regelbaren Arbeitsraums entwickelt werden — ein rein geometrisches Konzept. Hinsichtlich des optimierungsbasierten Planungsprozesses soll das gesamte Verfahren weiter formalisiert werden. Mit einer einheitlichen Beschreibung des Gesamtablaufs lassen sich verschiedene Methoden unmittelbar vergleichen; so wird es etwa möglich, Effizienz und Genauigkeit unterschiedlicher numerischer Lösungsverfahren zu bewerten. Schließlich sollen die Ergebnisse von Planungsstrategie und praktischer Rekonfiguration durch eine diskrete Zustandsmodellierung zusammengeführt und anschließend am realen Roboter umgesetzt werden.

Die für die weitere Umsetzung eines rekonfigurierbaren Seilroboters erforderlichen Schritte gliedern sich in vier eigenständige Arbeitspakete. Im ersten Paket soll ein Verfahren zur effizienten Berechnung des regelbaren Arbeitsraums entwickelt werden. Darauf aufbauend wird der Rekonfigurationsprozess weiter formalisiert, um verschiedene numerische Lösungsverfahren sowie Gütefunktionen zu untersuchen. Im letzten Arbeitspaket soll eine Zustandsmodellierung der verschiedenen Module eines rekonfigurierbaren Seilroboters entworfen und auf dem bestehenden Zielsystem umgesetzt werden.

Meine Beiträge

• Entwicklung einer symbolisch-numerischen Methode zur Berechnung geometrischer Rekonfiguration paralleler Seilroboter;