Leistungssteigerung von Parallelrobotern mittels parametervariabler Strukturen basierend auf kinematischer Redundanz

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Parallelroboter zeichnen sich gegenüber konventionellen seriellen Strukturen durch eine verbesserte Genauigkeit und höhere Steifigkeit bzw. Dynamik aus. Nachteilig ist allerdings ihre eingeschränkte Bewegungsfreiheit, welche durch das Auftreten von Singularitäten zusätzlich reduziert wird. Der Verlauf von Singularitäten und die Verteilung von Leistungsmerkmalen, wie Genauigkeit, Steifigkeit und Dynamik, sind stark von der Geometrie eines Mechanismus abhängig. Durch die Montage eines ursprünglich gestellfesten Basisgelenkes auf einen Linearantrieb, d.h. durch Ergänzung angetriebener Gelenke in einer oder mehrerer kinematischer Ketten (kinematische Redundanz), können ursprünglich konstante geometrische Parameter, wie die Basisgelenkposition, variiert werden. Folglich lassen sich Eigenschaften und Leistungsmerkmale zur Laufzeit optimieren. Diese Parametervariabilität bietet die Möglichkeit, einen Mechanismus flexibel für verschiedene Aufgaben einzusetzen und seine positiven Eigenschaften homogen über den Arbeitsraum zu verteilen. Gleichzeitig können auf diese Weise singuläre Stellungen im Arbeitsraum vermieden und damit ein Hauptproblem paralleler Mechanismen gelöst werden. Das Ziel des beantragten Forschungsvorhabens ist, den Bewegungsraum von Parallelkinematiken durch kinematische Redundanz zu vergrößern und gleichzeitig die Genauigkeit, Steifigkeit und Dynamik zu steigern. Neben geeigneten und aussagekräftigen Analyse- und Bewertungsmethodiken, sollen Verfahren zur optimalen Steuerung und Regelung parametervariabler Mechanismen entwickelt und praktisch angewendet werden.