In der vorliegenden Arbeit wird eine modellbasierte Regelung für Roboter mit elastischen Gelenken entwickelt und experimentell erprobt. Das Ziel dieser Regelung ist die Optimierung der Roboterdynamik in Bezug auf das Schwingungsverhalten und die Bahngenauigkeit des Roboters. Dazu werden bei der Modellierung sowohl die Dynamik des Mehrkörpersystems als auch dynamische Effekte der Antriebsstränge in Form detaillierter, physikalisch motivierter Modelle berücksichtigt. Das Modell eines sechsachsigen Industrieroboter wird aufgestellt und die Parameter der Antriebsstränge identifiziert. Um die gewünschte Dynamik zu erreichen wird eine Regelungs struktur mit zwei strukturellen Freiheitsgraden eingesetzt. Diese benutzt in der Steuerung eine aufwändige, nichtlineare Inverse des Robotermodells. Der Schwerpunkt der Arbeit liegt deshalb auf der Berechnung von inversen Systemen, wofür eine leistungsfähige und effiziente Möglichkeit auf Basis der Indexreduktion von differential-algebraischen Gleichungssystemen vorgestellt wird, und auf der Analyse der Inversen des Robotermodells. Die Regelung erfolgt über Gelenkregler mit variablen Parametern und einen zentralen Beobachter. Es wird gezeigt, dass die Gelenke im Beobachter durch Verwendung von Beschleunigungssensoren weitgehend entkoppeln werden können, wodurch sich die Komplexität des Modells reduzieren lässt. Versuche an einem Industrieroboter belegen die Verbesserung des dynamischen Verhaltens und zeigen die praktische Anwendbarkeit des entworfenen Reglers.     «

In der vorliegenden Arbeit wird eine modellbasierte Regelung für Roboter mit elastischen Gelenken entwickelt und experimentell erprobt. Das Ziel dieser Regelung ist die Optimierung der Roboterdynamik in Bezug auf das Schwingungsverhalten und die Bahngenauigkeit des Roboters. Dazu werden bei der Modellierung sowohl die Dynamik des Mehrkörpersystems als auch dynamische Effekte der Antriebsstränge in Form detaillierter, physikalisch motivierter Modelle berücksichtigt. Das Modell eines sechsachsigen...     »

This paper deals with model based control of robots with elastic joints. A controller aiming at the optimization of the robot dynamics with respect to oscillations and path accuracy is developed and tested experimentally. The controller uses detailed, physically motivated models for the robots multibody dynamics as well as for the dynamic effects of the drives. Based on these, the model of a six axis articulated robot arm is derived and its drive parameters identified. In order to achieve the desired dynamics, a controller framework with two degrees of freedom is used. The feedforward controller uses an inverse of the complete nonlinear robot dynamics. Therefore the main emphasis of this paper is on efficient calculation of inverse systems in general and the analysis of the robots inverse dynamics in particular. A powerful and efficient way for the computation of inverse systems, based on methods for index reduction in systems of differential-algebraic equations, is demonstrated. The feedback controller consists of an observer for the entire robot and independant joint controllers with gain scheduling. It is shown that acceleration sensors on the robot arm achieve largely decoupled joints in the observer and thus a reduction in the model's complexity. The experimental results using the proposed controller demonstrate its applicability and a significantly improved dynamic behaviour of the six axis articulated robot arm.      «

This paper deals with model based control of robots with elastic joints. A controller aiming at the optimization of the robot dynamics with respect to oscillations and path accuracy is developed and tested experimentally. The controller uses detailed, physically motivated models for the robots multibody dynamics as well as for the dynamic effects of the drives. Based on these, the model of a six axis articulated robot arm is derived and its drive parameters identified. In order to achieve the...     »