antriebstechnik 6/2016

Jetzt auch in
der Robotik
Diese Vorteile bieten modellbasierte
Regelungs- und Steuerungsprozesse
Mirko Borich
Obwohl die dynamische Model lierung
in der theoretischen Forschung weit
verbreitet ist, haben Entwickler und
Hersteller von Industrierobotern sie
als Verfahren zur Verbesserung der
Regelungs- und Steuerungs eigenschaften
bisher mehr oder weniger außer Acht
gelassen. Dabei bietet sie zahlreiche
Vorteile z. B. bei Leistungsproblemen, die
bei Hochgeschwindigkeits-Delta-Robotern
in Erscheinung treten können. Erfahren Sie
hier, welche Vorteile dies genau sind.
Mirko Borich ist softMC Project Manager bei
Servotronix Motion Control in Petach Tikva (Israel)
Die dynamische Modellierung von Robotern ist eine in wissenschaftlichen
Kreisen seit vielen Jahren bekannte Methode und
dient sowohl in der Robotik als auch in technischen Versuchszentren
üblicherweise als Instrument zur Erforschung und Entwicklung
humanoider Roboter sowie moderner Regelungs- und Steuerungsalgorithmen,
Bewegungssimulationen und anderer wissenschaftlicher
Fragestellungen und Lösungsansätze. Sie umfasst die Entwicklung
mathematischer Formeln zur Beschreibung der dynamischen
Eigenschaften des Roboters: Trägheit, Masse, Massenschwerpunkt
und andere schwer zu messende Parameter. Dennoch wurden ihre
Vorzüge häufig nicht entsprechend wahrgenommen und genutzt.
Ziel: Verbesserte Regelung und Steuerung
von Delta-Robotern
Servotronix erkannte bereits vor Jahren, welches Potenzial die
dynamische Modellierung für die Lösung von Leistungsproblemen
bieten könnte, die bei einem Hersteller von Hochgeschwindigkeits-
Delta-Robotern für die Halbleiterindustrie aufgetreten sind. Die in
Handlingsystemen von Solar-Wafern eingesetzten Roboter mussten
hohen Ansprüchen hinsichtlich Beschleunigung und Präzision
genügen. Durch seinen konstruktionsbedingten fragilen Aufbau
war der Delta-Roboter sehr bruchanfällig. Außerdem bestand das
Risiko einer möglichen Kollision mit kostenintensiven Lasten und
Werkstoffen, die hierdurch beschädigt werden konnten.
Die Delta-Kinematik basiert auf mechanischen Parallelogrammen,
die in einigen Systemen über Kugelgelenke mit der beweglichen
Arbeitsplatte und den Oberarmen verbunden sind. Werden bestimmte
Positionen oder Winkel überschritten, nimmt die Tragkraft, bei der
es unweigerlich zum Bruch des Roboters kommt, drastisch ab. Dies
bedeutet, dass der Roboter bei einer Kollision oder einem starken
Stoß oder Ruck leicht zerstört werden kann. Noch komplizierter
wird dieses Szenario dadurch, dass die Bruchgrenzen in der Regel
bei ausgestreckten Roboterarmen und damit bei ohnehin größerer
Kollisionsgefahr schneller erreicht werden. Bleibt eine solche Kollision
nach dem Bruch des Roboters unentdeckt, nimmt das potenzielle
Risiko weiterer Schäden im hohen Maße zu.
Um all diese Nachteile und Risiken in den Griff zu bekommen und
eine bessere Regelung und Steuerung von Delta-Robotern zu ge-
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