Dynamikmodellierung, Parameteridentifikation und optimale Roboterbahnplanung zur Kompensation der Abdrängung

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Zur Bearbeitung von komplexen Bauteilen mit hohen Genauigkeitsanforderungen stellen fünfachsige Bearbeitungszentren den heutigen Stand der Technik dar. Industrieroboter sind verglichen mit ihnen zwar weitaus kostengünstiger bezogen auf die Größe ihres Arbeitsraumes, erzielen jedoch aufgrund ihrer höheren Nachgiebigkeit eine geringere Bearbeitungsgenauigkeit. Ziel des Projekts ist die Erstellung von Modellen, die die statischen und dynamischen Wechselwirkungen zwischen Roboterstruktur und Fräsprozess realitätsnah abbilden. Ausgehend von den herkömmlichen starren Modellierungsansätzen für Industrieroboter wird zur realitätsnahen Beschreibung des statisch/dynamischen Verhaltens das Modell um nachgiebige Gelenke mit virtuellen Freiheitsgraden erweitert. Die Modellparameter können durch experimentelle Untersuchungen und Identifikationsmethoden abgeschätzt werden, so dass eine Anpassung des numerischen Modells an die Realität stattfinden kann. Die durch die Zerspanung hervorgerufene Bearbeitungskraft sowie die Kopplung zwischen Werkzeug und Werkstück werden durch ein Fräsmodell abgebildet. Durch die Kombination von Roboterstrukturmodell und Fräsmodell kann a priori das dynamische Verhalten des fräsenden Roboters in beliebiger Position und Orientierung bestimmt werden und basierend darauf die vorgegebene Bahn offline so korrigiert werden, dass die abgefahrene Bahn möglichst gut mit der Sollbahn übereinstimmt.