Verbesserung des dynamischen Verhaltens von Industrierobotern durch adaptive Getriebevorspannung

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr.-Ing. Nejila Parspour; Professor Dr.-Ing. Alexander Verl
• Fachliche Zuordnung: Produktionsautomatisierung und Montagetechnik ; Automatisierungstechnik, Mechatronik, Regelungssysteme, Intelligente Technische Systeme, Robotik
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 451271315

Industrieroboter (IR) bieten gegenüber klassischen Werkzeugmaschinen bedeutende Vorteile wie einen größeren Arbeitsraum, höhere Flexibilität und geringere Kosten. Allerdings schränkt ihre im Vergleich zu herkömmlichen Werkzeugmaschinen geringere Genauigkeit die Anwendungsmöglichkeiten ein. Besonders bei Bearbeitungsaufgaben, bei denen Präzision entscheidend ist, ist die Bahngenauigkeit von IR der von Werkzeugmaschinen um Faktor 100 bis 1000 unterlegen. Diese Einschränkung verhindert den breiten Einsatz von IR in vielen Bearbeitungsprozessen. Hauptursache für die begrenzte Genauigkeit ist die nichtlineare Dynamik der Getriebe in den Robotergelenken, die durch ein ausgeprägtes Hystereseverhalten geprägt ist. Im Rahmen des Vorhabens soll untersucht werden, inwiefern Dynamik und Genauigkeit von Industrierobotern in Bearbeitungsprozessen durch ein neuartiges Antriebskonzept verbessert werden kann. In einer ersten Förderperiode wurden die in der Bearbeitungsrobotik gestellten Anforderungen experimentell evaluiert und darauf aufbauend ein neuartiges Antriebssystem für Robotergelenke basierend auf der elektrischen Verspannung mehrerer Einzelantriebe entwickelt. Das neuartige Antriebssystem, das eine signifikante Steigerung der Steifigkeit in sämtlichen Betriebszuständen ermöglicht, soll nun in die Grundachse eines Industrieroboters integriert werden. Dabei soll neben den konstruktiven Herausforderungen auch die steuerungstechnische Anbindung adressiert sowie die Antriebs- und Verspannungsregelung optimiert werden. Zum Abschluss des Projektes soll das Konzept in verschiedenen Bearbeitungsprozessen untersucht und die erzielbare Performanzsteigerung quantifiziert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Dr.-Ing. Armin Lechler