Datengetriebene thermale Driftkompensation für Industrieroboter

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Alexander Verl
• Fachliche Zuordnung: Automatisierungstechnik, Mechatronik, Regelungssysteme, Intelligente Technische Systeme, Robotik
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 562367049

Ein Vorteil von Industrieroboter (IR) gegenüber herkömmlichen Werkzeugmaschinen stellt der große Arbeitsraum bei geringen Anschaffungskosten dar. Aufgrund der seriellen Kinematik und der geringen Steifigkeit ist die Positioniergenauigkeit von IR erheblich schlechter. Die Genauigkeit kann durch den Einsatz von Kinematikkalibrierung oder Lastkompensation erhöht werden. Der Stand der Forschung zeigt jedoch, dass Fehler im Millimeterbereich durch thermische Veränderungen auftreten können. So erfordern hochpräzise Anwendungen lange Warmlaufphasen und klimatisierte Fertigungsstraßen. Aufgrund der Komplexität thermischer Prozesse und die damit verbundene Gliederdehnung von Roboterkomponenten konnte der Stand der Forschung noch keine zufriedenstellende Modellfehlerminimierung finden. Aus diesem Grund zielt das Projektvorhaben auf die datengetriebene Kompensation mithilfe einer Vielzahl an Temperatursensoren. Eine Untermenge von Sensoren an temperatursensitiven Stellen wird verwendet, um passende Fehlermodelle (bspw. autoregressive exogenous, ARX) mit Lasertracker bei einer initialen Kalibriermessung zu bestimmen. Dies hat zum Vorteil, dass komplexe physikalische Modelle durch generische Modelle approximiert werden können. Außerdem soll untersucht werden, inwiefern solche Modelle im laufenden Betrieb (Inline-Messungen) aktualisiert werden können, wenn sich bspw. äußere Einflüsse wie die Umgebungstemperatur oder der eingesetzte Prozess ändern. Hierbei ist es dann möglich, eine andere Untermenge an Sensoren für das Modell zu verwenden. Abschließend soll die Genauigkeitssteigerung gegenüber konventionellen, linearen Temperaturmodellen bei Dauerläufen untersucht werden.

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