Identifikation von Kalibrationsparametern kinematischer Ketten:
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|---|---|
| adam_text | Inhalt
Identifikation
von Kalibrationsparametern kinematischer
Ketten
Inhalt
1 Einleitung 1
2 Grundbegriffe der kinematischen Modellierung 7
2 1 Koordinatensysteme 8
2 2 Beschreibung der Transformationen 11
221 6-dimensionaler Beschreibungsvektor 11
222 Homogene Matrizen 12
223 Weitere Alternativen 14
224 Trennung von Modellierung und Berechnung 15
225 Denavit-Hartenberg Konvention 16
3 Erster Vergleich verschiedener Ansätze zur
Roboterkalibration 18
3 1 Fehlerklassifikation und Modellierung 18
3 2 Identifikationsansatz 19
3 3 Nicht-geometrischer Fehlerquellen 22
3 4 Meßtechnik 23
4 Kinematisches Modell 28
4 1 Rückblick 29
4 2 Anforderungen an die Modellierung 32
421 Parametrisierungen von Transformationen 32
422 Modellstetigkeit 38
423 Minimali tat und Vollständigkeit 42
4231 Drehgelenke 45
4232 Schubgelenke 46
4233 TCP-Koordinatensystem 47
II
Folgerungen
Übertragung der Ergebnisse auf minimale Modelle
Eigenschaften und Beispiele geometrisch-kinematischer Modelle
Richtungen translatorischer Achsen
Die Parametrisierung P = (Rz
Die Parametrisierung P = (Kx
Die Parametrisierung P = (Rx Rz)
Zusammenfassung
Zylinderkoordinaten
Drei Rotationen
6-dimensionale Parametrisierungen
Die DH-Konvention
Die Hayati-Konvention
Die Veitschegger-Konvention
Zusammenfassung
Anforderungen des praktischen Einsatzes
Integration der Gelenkbewegung
Transformation vom Bezugssystem zum ersten Gelenk
Nullagenfehler
Minimalität des Modells und Redundanz von Parametern
Transformation vom letzen Gelenk zum Endeffektor
Transformation vom Meßbezugssystem zur Roboterbasis
Integration elastischer Deformationen
Zusammenfassung und Übersicht
Eingabebeschreibung für das kinematische Modell
Weiterfiihrende Fragestellungen
Geschlossene Teilketten
Differentialgeometrische Methoden
Variation der Bewegungsachsen
Modellierung der Aiitriebselemente
meare Ubersetzungs- und Kopplungsverhält^Z”ZI
Ubersetzungs- und Kopplungsfaktoren
Gelenkelastizität und Getriebespiel
Geschlo« , aea Ubertragungsverhaltens
NUos ene kinematische Teilketten
Schubkurbelne r3etZUngS Und KopP Wsverhältnisse
Viergelenkgetriebe
522 Integration in räumliche, offene kinematische Ketten 129
5221 Schubkurbel 131
5222 Viergelenkgetriebe 134
5223 Kombinationen von Viergelenkgetriebe und Schubkurbeln 137
523 Elastizität und Spiel von Viergelenkgetrieben 142
5231 Analyse der Reaktionskräfte und -momente 143
5232 Modellierung der Nachgiebigkeit 145
5233 Berechnung der Reaktionskräfte und -momente 147
5234 Integration der Elastizität in offene kinematische Ketten 149
6 Modellierung elastischer Deformationen 151
6 1 Anforderungen an die Modellierung 151
6 2 Integration elastischer Deformationen in die
Transformationsberechnungen 155
6 3 Berechnung der Reaktionskräfte und -momente 158
6 4 Balkenelement 161
641 Verteilung der Balkenmasse 162
642 Balkentorsion 166
643 Biegung 167
644 Integration in die Transformationsberechnungen 170
6441 Linearisierte Beschreibung der Elastizitätstransformation 171
6442 3-dimensionale Biegelinie 173
6443 Nicht-linearisierte Beschreibung der
Elastizitätstransformation 177
6 5 Plattenelement 179
7 Parameteridentifikation 183
7 1 Parameteridentifikation bei nicht-linearen Modellen 184
711 Zielfunktional 185
712 Lösungsverfahren 189
7 2 Experimententwurf 196
7 3 Gauß-Newton-Verfahren 201
731 Verfahren von Hayati/Wu 201
732 Numerische Lösungsverfahren 204
733 Kondition und Skalierungsparameter 212
7331 Spaltenskalierung 216
7332 Zeilenskalierung 221
734 Berechnung der partiellen Ableitungen 222
735 Line-Search und Abbruchknterium 223
7 4 Abhängigkeit und Nicht-Identifizierbarkeit 228
Parameterabhängigkeit und Rangverluste
Parameterabhängigkeit und Singulärwertzerlegung
Statistische Analyse, Sensitivitätsparameter,
Ergebnisverifikation
Statistische Analyse des nicht-linearen Problems
Statistische Analyse des linearen Problems:
Kovarianz, Korrelation
Sensitivitätsparameter
Ermittlung tatsächlicher Genauigkeiten
Positioniergenauigkeit, relevante Parametersorten
Parameterstabilität
Meßausreißer
Störungsanalyse und optimales Modell
Rundungsfehler
Fehlerabschätzung und Störungsanalyse
Modifikationstechniken
Links-Multiplikation
Hinzufügen zusätzlicher Zeilen
Rechts-Multiplikation
Nicht-Identifikation von Modellvariablen
Bestimmung eines optimalen Modells
Weiterführende Fragestellungen
Verwendung anderer Meßverfahren
Zusätzliche Messungen, Identifikation von Achsstellungen
Identifikation von Verteilungsparametem
F-ralrtisehe Durchführung, Erfahrungen und Ergebnisse
Ablauf des Kalibrationsverfahrens
Positioniergenauigkeit, Qualitätskontrolle,
Anforderungen der drei Einsatzfelder ’
„ M°dellanalyse und optimales Modell
6- Gelenk-Roboter
7- Gelenk-Roboter
5-Gelenk-Scara-Roboter
Zusammenfassung
Fehlerkompensation in Anwendä-w , «nwende
Optimales Modell und GuahtatT^0^^611 320
ter (1) 323
Inhalt V
842 Kleiner 7-Gelenk-Roboter 326
843 Großer 7-Gelenk-Roboter (2) 327
844 5-Gelenk-Scara-Roboter 330
845 Zusammenfassung 332
8 5 Analyse des mechanischen Systems 333
851 6-Gelenk-Roboter 335
852 7-Gelenk-Roboter 337
853 5-Gelenk-Scara-Roboter 339
854 Zusammenfassung 341
9 Zusammenfassung und Ausblick 344
10 Verzeichnis verwendeter Symbole und Bezeichnungen 347
11 Literaturverzeichnis 349
11 1 Lehrbücher und Monographien 349
11 2 Zeitschriftenartikel und Tagungsbeiträge 352
Anhang A Herleitung der Biegelinien für elastische Balken 361
Anhang B Das Kalibrations-Konzept von Hayati/Wu 366
B l Differentielle Matrizen 366
B 2 Berechnung der Jacobimatrix 370
Anhang C Der HFTI-Algorithmus von Lawson und Hanson 379
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