Die Einsatzmöglichkeiten eines parallelen Roboters hängen von mehreren charakteristischen Merkmalen ab, zu denen insbesondere die Genauigkeit gehört. Man unterscheidet in diesem Zusammenhang zwischen zwei Kenngrößen: die Wiederholgenauigkeit und die absolute Genauigkeit. Unter Wiederholgenauigkeit werden die auftretenden Positions- und Orientierungsabweichungen bei wiederholtem Anfahren erlernter Lagen verstanden. Die absolute Genauigkeit bezeichnet hingegen den Abstand zwischen der Soll- und Istpose. Letztere ist in der Regel um eine Größenordnung schlechter als die Wiederholgenauigkeit. Die Gründe hierfür liegen in der unzureichenden steuerungsinternen Modellierung des Roboters. Da es sich bei dieser Modellierung um ein Starrkörpermodell handelt sind die Ungenauigkeiten in den geometrischen Parametern aufgrund von Fertigungstoleranzen und Montagefehlern die wesentliche Fehlerquelle. Demnach ist ein Verfahren notwendig um das in der Steuerung hinterlegte kinematische Modell zu korrigieren und die richtigen kinematischen Parameter zu identifizieren. Auf diese Weise wird eine wesentliche Verringerung der Positions- und Orientierungsabweichung erreicht.
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Die herausragenden Eigenschaften von Parallelstrukturen hängen sehr stark von ihrer Geometrie ab. Ein optimaler und erfolgreicher Einsatz dieser Strukturen ist nur dann möglich, wenn die geometrischen Parametern so festgelegt werden, dass sie möglichst alle Anforderungen der Handhabungsaufgabe erfüllen. Das Volumen des Arbeitsraumes, die Genauigkeit und die Steifigkeit des Werkzeuges spielen hierbei eine sehr große Rolle. Während man bei seriellen Robotern aufeinander folgende Optimierschritte durchführen kann, in denen jeweils bestimmte Gruppen von Parametern behandelt werden, ist diese Vorgehensweise bei Parallelrobotern nicht möglich. Die Forderung nach der Maximierung eines bestimmten Kriteriums, wie z.B. das Volumen des Arbeitsraumes, kann Lösungen ergeben, die aufgrund der geometrischen Zusammenhänge zwischen dem Endeffektor und den Antrieben eine geringe Steifigkeit aufweisen. Klassische Ansätze der Optimierung, die auf der Minimierung einer Zielfunktion basieren sind zur Lösung dieses Optimierungsproblemes nur bedingt geeignet. Das resultierende Ergebnis spiegelt hier vielmehr die Gewichtungen der einzelnen Optimierziele wider und stellt nicht die hinsichtlich den festgelegten Kriterien optimale Lösung dar. Vor allem wird mit dieser Vorgehensweise nicht gewährleistet, dass alle Forderungen eingehalten werden.
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Entwicklung und Konstruktion eines neuartigen Parallelmanipulators mit dem Freiheitsgrad fünf (PENTAPOD)
Hohe Steifigkeit und gute dynamischen Eigenschaften prädestinieren Handhabungsgeräte mit parallelkinematischen Strukturen, auch PKM (Parallel Kinematik Manipulator) genannt, für die Lösung einer Vielzahl praktischer Handhabungsaufgaben. Für rotationssymmetrische Fertigungsaufgaben - z. B. Bohren oder Fräsen - ist die Rotation um die zur Plattform normale Achse überflüssig. Hier eignen sich eher die noch relativ unerforschten PKM mit dem Freiheitsgrad fünf, nicht zuletzt aus Kosten- und steuerungstechnischen Gründen. Bild 1 zeigt eine vielversprechende PKM sowohl für Fertigungs- als auch für Positionieraufgaben.
Im Rahmen dieser Forschungsarbeit wurde am Institut für Getriebetechnik und Maschinendynamik ein neuartiger Parallelmanipulator mit dem Freiheitsgrad fünf (PENTAPOD) entwickelt, konstruiert und gebaut (Bild 1).
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Ein Framework zur einfachen Inbetriebnahme von Tracking- und Verfolgungsanwendungen
Aktuelle mobile Systeme aus Service- und Sozialrobotik benötigen oft viel Hardware und sind dementsprechend teuer. Dies hindert eine Ausbreitung auf dem Markt. Ein einfaches und leichtes System, mit niedrigen Hardwareanforderungen kann hier Abhilfe schaffen.
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