Bildbasierte Positionsregelung und Schwingungsdämpfung elastischer Roboterarme im Kontext effizienter menschzentrierter Automatisierung

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Von der nächsten Robotergeneration wird erwartet, dass sie in zahlreichen Bereichen dem Menschen sicher, zuverlässig und energieeffizient zur Seite steht. Wesentliche Schritte zur Erfüllung dieser Erwartungen sind die Entwicklung neuartiger Systeme mit erweiterten Regelungskonzepten in Kombination mit innovativen Ansätzen zur Sensorfusion für die Wahrnehmung des Roboters und dessen sicherer Interaktion mit seiner sich ändernden Umwelt. Mitunter erfordert dies auch eine Optimierung der Roboterstruktur und eine signifikante Reduktion der Robotermasse zur Steigerung der Sicherheit und Energieeffizienz. Das Forschungsvorhaben widmet sich vor diesem Hintergrund der modellgestützten bildbasierten Regelung von Roboterarmen mit strukturellen Elastizitäten. Im Gegensatz zu den meisten Arbeiten anderer Forschungsgruppen wird dem Gravitationseinfluss und den damit verbundenen regelungstechnischen Herausforderungen besondere Aufmerksamkeit gewidmet. Bezüglich der Modellbildung wird die Zielsetzung verfolgt, eine möglichst vollständige Schätzung der Schwingungszustände durch die Mehrfachnutzung einer am Armendpunkt zur bildbasierten Regelung montierten Kamera zu realisieren. Darüber hinaus wird beim Entwurf der bildbasierten Regler eine systematische Vorgehensweise entwickelt, bei der durch die Kamerasensorik und die nachgeschaltete Signalverarbeitung eingeführte Totzeiten explizit berücksichtigt werden. Damit leistet das Forschungsvorhaben gleichermaßen neue Beiträge zur Regelung elastischer Mehrkörpersysteme wie zur bildbasierten Regelung.