Auslegung und Betrieb redundanter paralleler Seilroboter

Dipl.-Ing. Bruckmann, Tobias

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Ein Nachteil konventioneller Parallelkinematiken liegt in ihrem schlechten Verhältnis von Bauraum- zu Arbeitsraumvolumen. Dies liegt im begrenzten Hub der oftmals verwendeten Linearaktoren (z.B. Hydraulikzylinder oder Kugelrollspindeln). Dieser Nachteil kann durch die Verwendung von Seilen und Seilwinden statt linearer Aktoren beseitigt werden. Solche Systeme werden als (parallele) Seilroboter bezeichnet. Die hier beschriebene Arbeit entstand im Rahmen des DFG-Projektes Artist (Arbeitsraumsynthese seilgetriebener Parallelkinematikstrukturen, gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft unter HI370/24-1 und SCHR1176/1-2). Schwerpunkte der Arbeit liegen dabei einerseits auf der echtzeitfähigen Umsetzung der zur Regelung benötigten Seilkraftberechnungsmethoden. Experimente dazu erfolgten an einem Prüfstand. Andererseits liegt ein Fokus auf Methoden zur Analyse von Arbeitsräumen sowie auf Verfahren zur Synthese von Geometrieparametern von Seilrobotern für definierte Anforderungen. Dabei kann auf Vorgängerarbeiten zurückgegriffen werden, die auf der Verwendung von Intervallanalyse beruhen. Die Verfahren beruhen auf der Aufstellung eines Constraint Satisfaction Problems (CSP), das dann über Methoden der Intervallanalyse gelöst wird. Dabei kam ein bereits vorhandenes Software-Framework aus dem DFG-Projekt „Entwicklung eines Syntheseverfahrens für fehler- und strukturoptimierte Parallelkinematikmaschinen“ zum Einsatz. Dies wurde ursprünglich für die Untersuchung herkömmlicher Parallelkinematiken entwickelt und im Rahmen dieser Arbeit für Seilroboter modifiziert und spezialisiert.
A drawback of conventional parallel kinematic machines is their disadvantageous ratio between the required construction space and the workspace of the endeffector. This is mainly due to to the limited stroke of the employed linear actuators (e.g. hydraulical cylinders or ball bearing screws). This drawback can be compensated by the use of wires and winches instead of linear actuators. Systems like this are called (parallel) wire robots. The work presented here is a result of the DFG-project Artist (Arbeitsraumsynthese seilgetriebener Parallelkinematikstrukturen, funded by the Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG under HI370/24-1 and SCHR1176/1-2). The goal of the project was the expertimental as well as the theoretical research on wire robots. On one hand, the focus was set on the realtime-capable implementation of wire force calculation methods needed for control purposes. The first experiments were performed on a prototype. On the other hand, a focus is set on methods for workspace analysis and synthesis. Within this work, previously developed methods can be employed, which are based on interval analysis. These methods use the formulation of a Constraint Satisfaction Problem (CSP), which is solved by interval analysis. This is supported by a software framework developed within the DFG-project „Entwicklung eines Syntheseverfahrens für fehler- und strukturoptimierte Parallelkinematikmaschinen“. It was originally developed for conventional parallel kinematic machines, and was specialized for wire robots within this work.
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Dokumententyp:
Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Fakultät / Institut:
Fakultät für Ingenieurwissenschaften » Maschinenbau und Verfahrenstechnik » Institut für Mechatronik und Systemdynamik
Dewey Dezimal-Klassifikation:
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 620 Ingenieurwissenschaften » 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Stichwörter:
Robotik, Seilroboter, parallele seilbasierte Manipulatoren, Arbeitsraum, Auslegung, Synthese, Seilkraftberechnung, wire robot, tendon-based parallel manipulator, force calculation, workspace analysis, parameter synthesis, DFG, SEGESTA, ARTIST
Beitragende:
Prof. Dr.-Ing. Schramm, Dieter [Betreuer(in), Doktorvater]
Prof. Dr.-Ing. habil. Hiller, Manfred [Gutachter(in), Rezensent(in)]
Prof. Dr.-Ing. Verl, Alexander [Gutachter(in), Rezensent(in)]
Sprache:
Deutsch
Kollektion / Status:
Dissertationen / Dokument veröffentlicht
Datum der Promotion:
15.09.2010
Dokument erstellt am:
15.10.2010
Promotionsantrag am:
23.06.2010
Dateien geändert am:
15.10.2010
Medientyp:
Text