Forschungsarbeiten und Workshops zum Delta-Roboter

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Im Rahmen einer mehrjährigen Zusammenarbeit mit dem Institut für Getriebetechnik und Maschinendynamik wurden Forschungs- und Entwicklungsarbeiten zum Thema Weiterentwicklung des Delta-Roboters des Industriepartners mit zugehörigen Fortbildungen und Workshops durchgeführt. Diese Arbeiten betrafen sowohl die Seite der Steuerung als auch die Seite der Mechanik des Delta-Roboters in Hinblick auf Leistung und Kosten. Durch Fortbildungen und Workshops wurden Methoden, Softwaretools sowie Algorithmen und Berechnungsgrundlagen nachhaltig bei dem Industriepartner etabliert.

Um eine gemeinsame Wissensbasis zu schaffen, wurde zu Beginn der Forschungskooperation ein intensiver Wissensaustausch bezüglich der theoretischen Kinematikgrundlagen, nützlicher Berechnungstools und angewandter Roboterbedienung betrieben. Für die Durchführung von Forschungsarbeiten wurde zudem ein Prüfstand einer Deltastruktur am IGM entwickelt, aufgebaut und in Betrieb genommen. Durch optimierte und der Steuerung vorgegebene Bewegungen, konnten somit in einem ersten Schritt die physikalischen Grenzen des Systems aufgezeigt werden.

Die Vorgabe einer optimierten Bewegung konnte das Bewegungsverhalten des Roboters sichtlich verbessern. Für diesen Zweck wurde die Steuerung so angepasst werden, dass diese eigenständig die neue und verbesserte Bewegung generieren kann. Hierzu ist ein neues Softwaremodul entwickelt worden, welches neben den kinematischen Transformationen auch die Optimierungsalgorithmen beinhaltet. Schnelle Berechnungen und zeitoptimierte Datenverarbeitung sind dabei wesentliche Zielgrößen.

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Messtechnischer Bahnvergleich

Zur Erhöhung der Genauigkeit und zur Reduzierung der Schwingungen während der Bewegung können strukturspezifische Eigenschaften in der Bewegungsplanung berücksichtigt werden. Hierzu sind kinematische und dynamische Analysen durchgeführt worden. In diesem Zusammenhang sind eine Positionsregelung mit Geschwindigkeits- und Momentenvorsteuerung und die Fehler-kompensation bei Elastizität und Spiel am IGM-Prüfstand erprobt und an der bestehenden Gesamtanlage umgesetzt worden.

Die Optimierung der Mechanik hat das Ziel die Kinematik und die Bauteildimensionierung bzw. Bauteiltolerierung so anzupassen, dass die Dynamik und Genauigkeit erhöht und die Herstellungskosten reduziert werden. Durch Analyse- und Syntheseschritte wurden die Einflüsse der einzelnen Komponenten des Roboters untersucht und gezielt optimiert. Eine kinematische Kalibrierung des Roboters ermöglicht Fertigungs- und Montageungenauigkeiten im zusammengebauten Zustand messtechnisch und mathematisch zu identifizieren und in der Steuerung zu berücksichtigen. Hierdurch kann die Genauigkeit des Gesamtsystems trotz gröberer Bauteiltolerierung verbessert und Kosten eingespart werden.

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Arbeitsraumanalyse

Zudem ist es zweckmäßig im Zuge einer Peripherie-Optimierung auch angrenzende und den Handhabungsprozess beeinflussende Komponenten zu betrachten, um die Gesamtleistung des Systems weiter zu optimieren. Hierzu zählen beispielsweise Untersuchungen an den verwendeten Greifern, welche die Nebenzeiten des Greifvorgangs beeinflussen oder weitere Verbesserungen an Rahmen und Roboteraufhängung. Ebenso kann ggf. die Planung der Verpackungslogistik an die geänderte Bewegungsplanung des Roboters angepasst werden, um eine höhere Gesamtleistung zu erzielen.

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Potential im Bahndesign

 

KONTAKT


Institut für Getriebetechnik, Maschinendynamik und Robotik

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