Entwicklung eines Roboterarms mit Luftmuskeln

Aufgabenstellung

Die Entwicklung des Roboterarms erfolgte am Institut für Robotik in Zusammenarbeit mit der Firma FerRobotics. Dabei ist es das Ziel einen Leichtbauroboterarm mit mindestens 6DOF zu konstruieren, modellieren und anschließend zu regeln. Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurde näher auf die Konstruktion des Ellbogengelenks und dessen Regelung eingegangen.

Dafür wurde ein mathematisches Modell zur Simulation aufgestellt, das anschließend mit dem realen Modell abgeglichen wurde. Für die Regelung sind zwei Konzepte verwirklicht worden, erstens eine Vorsteuerung mit überlagerter PD-Regelung und zweitens eine flachheitsbasierte Regelung. Zur Bestimmung der Regelparameter wurde die Simulation verwendet, welche anschließend mit dem realen Roboter verifiziert wurden. Durch den elastischen Antrieb über Luftmuskeln ist es im weiteren möglich eine überlagerte Kraftbegrenzung sowie Kraftregelung einfach und ohne zusätzliche Sensorik durchzuführen. Die Regelkonzepte wurden mithilfe des Echtzeitsystems dSpace 1103 unter Verwendung von Matlab6.5.1 umgesetzt.