Bewegungssynthese zur Steuerung redundanter und kooperierender Kinematiken:
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München u.a.
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0 Verwendete Kurzzeichen 1
1 Einleitung 5
2 Industrielle Anwendung redundanter und kooperierender
Kinematiken 8
2 1 Fertigungstechnische Relevanz des Einsatzes redundanter
und kooperierender Kinematiken 8
2 2 Industriell realisierte Einsatzkonzepte 12
3 Theoretisches Anforderungsprofil und globales Entwicklungskon
zept für ein allgemeingültiges Bewegungssynthese verfahren 15
3 1 Referenzmodell für die Bewegungserzeugung 15
3 2 Positioniergenauigkeit als eine grundlegende Voraussetzung
für eine effiziente Bewegungserzeugung auf Planungs- und
Ausführungsebene 17
3 3 Theoretisches Anforderungsprofil und globales
Entwicklungskonzept 19
4 Entwicklung der grundlegenden Voraussetzungen für ein flexibel
einsetzbares Bewegungssynthesekonzept 24
4 1 Entwicklung und Realisierung eines universellen
Verfahrens zur Lösung des inversen kinematischen
Problems für Industrieroboter 24
411 Universelle Lösung des inversen kinematischen
Problems 24
412 Ermittlung global eindeutiger Lösungen des inversen
kinematischen Problems für CP- und PTP-Betrieb 36
413 Simulationstechnische Erprobung der Funktions
und Leistungsfähigkeit 46
414 Nachweis der Realisierbarkeit und Überprüfung der
Leistungsfähigkeit am realen Robotersystem 57
4 2 Entwicklung eines allgemeingültigen Modells zur
Berücksichtigung aufgabenspezifischer Randbedingungen
421 Problemstellung
422 Prinzip der virtuellen Kinematik
423 Prinzip der virtuellen Redundanz
Entwicklung eines allgemeingültigen Bewegungssynuiese-
verfahrens für auftabenspezifisch oder allgemein redundante
yinoinfltikfln
5 1 Definition der Aufgabenstellung
5 2 Bewegungssynthese durch lokal optimale Lösung des in
versen kinematischen Problems
521 Analyse, Vergleich und Auswahl relevanter
Lösungsverfahren
522 Synthese von eindeutigem, aufgabenspezifisch
optimiertem Bewegungsverhalten
5221 Bewegungssynthese unter Erfüllung
lokaler Gütekriterien
5222 Steigerung der Effizienz des
Bewegungssyntheseverfahrens durch
zusätzliche Integration globaler
Gütekriterien
5223 Bewegungssynthese unter
Berücksichtigung des dynamischen
Verhaltens
5224 Integration von Kollisionsvermei
dungsstrategien
Berücksichtigung aufgabenspezifischer Randbedingungen
durch Integration des entwickelten Prinzips der virtuellen
Redundanz
Simulationstechnische Erprobung der Funktions- und
Leistungsfähigkeit im Hinblick auf potentielle industrielle
Anwendungen
6 Entwicklung eines universellen BewKninmnwi _____
Definition des Bewegungssyntheseproblems
repräsentativen Fertigungsaufgabe
an einer
6 2 Entwicklung einer virtuellen Gesamtkinematik zur allgemein
gültigen mathematischen Beschreibung des
Kooperationsproblems 114
6 3 Überführung des nichtlinearen transzendenten
Kooperationsproblems in ein allgemeingültig lösbares inverses
kinematisches Problem 120
6 4 Struktur des Algorithmus für die bahnbezogene
Kooperation 125
6 5 Bewegungsynthese unter Berücksichtigung des dynamischen
Verhaltens 128
6 6 Integration von Kollisionsvermeidungsstrategien 131
6 7 Simulationstechnische Erprobung unter dem Aspekt realer
Erfordernisse 135
7 Praktische Anwendung der entwickelten Verfahren 152
7 1 Konzepte für den kurz- und mittelfristig wirtschaftlichen
industriellen Einsatz 152
711 Universelle Lösung des inversen kinematischen
Problems 152
712 Bewegungsplanung für redundante Kinematiken 154
713 Bewegungsplanung für kooperierende Kinematiken 155
7 2 Anwenderorientiertes Benutzerkonzept 158
7 3 Praktische Verifikation der Realisierbarkeit anhand eines
Systems kooperierender Industrieroboter 164
8 Weiterführende Einsatzgebiete der entwickelten Verfahren 169
8 1 Einsatz im Rahmen eines integrierten Planungs- und
Programmiervorganges 169
8 2 Steuerung und Regelung kraftschlüssig kooperierender
Industrieroboter 175
9 Zusammenfassung 179
Literatur 183
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