Experimental Identification of Stress-Strain Material Models of UHMWPE Fiber Cables for Improving Cable Tension Control Strategies
Philipp Tempel, Felix Trautwein und Andreas Pott
Advances in Robot Kinematics (ARK 2018): Proceedings of the 2018 16th International Symposium on 01/2019Konferenzbeitrag
Inhalt wurde maschinell aus dem Englischen übersetzt.
Abstract
Fasern aus ultrahochmolekularem Polyethylen wie Dyneema oder Spectra werden in einer Vielzahl seilgetriebener Parallelroboter eingesetzt. Die Spannungs-Dehnungs-Dynamik solcher Seile ist stark nichtlinear mit zeitveränderlichen mechanischen Parametern, was Modellierung und Regelung der Roboterdynamik aufwendig macht. Um die Regelbarkeit von Seilrobotern zu verbessern, muss die Spannungs-Dehnungs-Dynamik der Seile bekannt sein und in Vorsteuerung oder Regelung ausdrücklich berücksichtigt werden. Ein Modell kann nur dann als geeignet gelten, wenn seine innere Dynamik experimentell bestätigt ist und wenn es eine sinnvolle Parameterschätzung erlaubt. Wir stellen Ergebnisse der experimentellen Identifikation der Spannungs-Dehnungs-Dynamik von UHMWPE-Seilen aus Dyneema in verschiedenen Betriebsphasen vor. Aufgrund der inneren Materialmechanik lassen sich vier Phasen unterscheiden: der Spann- und der Entspannungsübergang sowie die jeweils daraus hervorgehenden Plateaus. Die Konsequenzen verifizierter und parametrierter Spannungs-Dehnungs-Modelle für Seilkraftregelungsstrategien werden aufgezeigt.