Robuste Positions- und Kraftregelung für Industrieroboter mit Parameterunsicherheiten

Der zunehmende Einsatz von Robotern in industriellen Fertigungsprozessen wie Montage, Umformung oder Ober-flächenbearbeitung als auch die Handhabung gefährlicher oder gesundheitsschädlicher Materialien hängt insbesonde-re von den zur Verfügung stehenden hybriden Kraft- und Positionsregelkonzepten ab. Da sowohl der Roboter als auch dessen Umgebung häufig nicht zu vernachlässigende Parameterunsicherheiten (Gelenkreibung. Positionierunge-nauigkeiten der zu bearbeitenden Objekte etc.) auf weisen, ist es notwendig, den Regler robust auszulegen. Hinzu kommt, daß die Dynamik des Roboters nicht linear ist und damit ein nichtlineares Regelkonzept voraussetzt. Ein dritter Aspekt ist. daß der Roboter, wie auch der Kraftsensor und das zu bearbeitende Objekt meist sehr steif sind. Das heißt, das System verhält sich vertikal zur Objekt Oberfläche sehr steif. während jede Bewegungs-richtung tangential zur Oberfläche frei ist. Der Regler ist daher für diese beiden Richtungen getrennt auszulegen. Wir stellen einen Reglerentwurf vor. der die genannten Gesichtspunkte berücksichtigt und demonstrieren anhand numerischer Simulationsergebnisse die Leistungsfähigkeit hinsichtlich seiner Robustheit und Genauigkeit. Der Entwurfbasiert auf einem Vorschlag von Corless und Leitmann [5]. Anwendungsbeispiel ist ein Manutec-r3-Roboter mit drei Bewegungsachsen. Außerdem beziehen wir die Aktua-tordynamik mit ein, die gleichfalls drei Freiheitsgrade aufweist. Parameterunsicherheiten sind Gelenkreibmomente. die Reibung zwischen Greifer und Objekt, sowie schwer quantifizierbare nichtlineare dynamische Effekte.