Hochdynamische Parallelroboter mit adaptronischen Komponenten

Der Industrieroboter als zentrales Element der Automatisierungstechnik ist stetig steigenden Anforderungen in Bezug auf Schnelligkeit und Genauigkeit ausgesetzt. Das Steigerungspotenzial herkömmlicher serieller Roboter, deren Glieder und Gelenke in Reihe angeordnet sind, ist nahezu erschöpft. Im Gegensatz dazu eröffnet der Einsatz paralleler Roboterstrukturen den Zugang zu neuen Leistungsklassen, die Geschwindigkeit und Präzision in bisher unbekannter Art und Weise verknüpfen. Ein zentrales Element zur Realisierung dieser neuen Klasse von Robotern ist die Adaptronik.

Die typischen Merkmale eines Parallelroboters sind gestellfeste Antriebe und geschlossene kinematische Ketten. Diese Eigenschaften reduzieren die bewegte Masse und erhöhen gleichzeitig die Steifigkeit der Struktur. Die dadurch realisierten hochdynamischen Fahrbewegungen regen die Roboterstruktur zu Schwingungen an. Diese Schwingungen werden von den Sensoren des adaptronischen Systems erfasst und an den Regler weitergereicht.

Auf der Basis des bekannten Schwingungsverhaltens der Struktur berechnet er die zur Vermeidung der Schwingungen benötigten Steuersignale. Die aktiven Komponenten des Roboters, die als CFK-Stäbe mit integrierten piezokeramischen Werkstoffen ausgeführt sind, werden mit den Steuersignalen beaufschlagt und arbeiten so den unerwünschten Schwingungen entgegen. Auf diese Weise wird die Präzision des Parallelroboters signifikant gesteigert.