Modellierung, Steuerung und Regelung eines strukturealistischen Leichtbauroboters

Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, Methoden zur Verringerung der Effekte von Strukturelastizitäten an Leichtbaurobotern zu entwickeln. Als Testobjekt wird ein Knickarmroboter mit schlanken Armen und elastischen Getrieben verwendet.
Da ein Hauptaugenmerk dieser Arbeit auf modellbasierten Regelkonzepten liegt, ist eine umfassende und leistungsfähige kinematische und dynamische Modellierung notwendig.
Beim untersuchten Roboter handelt es sich aufgrund der elastischen Freiheitsgrade um ein unteraktuiertes System. Deshalb treten in der Berechnung der Kinematik und in den Regelkonzepten besondere Schwierigkeiten auf.
Um diese zu umgehen wird das dynamische System entlang der Sollbahnen linearisiert, wodurch eine Steuerung sowie Referenzwerte für die nicht aktuierten Freiheitsgrade und Korrekturwinkel für die Einzelgelenke, welche den Endpunktfehler minimieren, ermittelt werden können.
Basierend auf der Steuerung wurden verschiedene gelenkbasierte Regelungskonzepte als auch eine modellbasierte Folgeregelung entwickelt.