Title:Starr-elastische Robotersysteme (Theorie und Anwendungen)Author(s):Hubert GattringerAbstract:Diese Arbeit behandelt die Modellbildung und Regelung von starren und elastischen Robotersystemen. Hauptaugenmerk wird auf eine effiziente mathematische Beschreibung dieser Roboter gelegt. Bei der dynamischen Modellierung solcher Mehrkörpersysteme entstehen hochdimensionale Bewegungsgleichungen. Der Rechenaufwand zur Berechnung der Minimalbeschleunigungen (Invertierung der Massenmatrix) steigt mit kubischer Ordnung der Freiheitsgrade. Ausgehend von der Projektionsgleichung, einer synthetischen Methode zur Berechnung der Bewegungsgleichung, kann ein O(n) Verfahren hergeleitet werden. Dabei werden die Einzelkörper zu definierten Subsystemen (immer wiederkehrende Baugruppen) zusammengefasst, um das Problem geeignet zu strukturieren. Über die den Subsystemen zugeordneten beschreibenden Geschwindigkeiten erhält man außerdem gut interpretierbare Zwischenergebnisse, die für die Regelung herangezogen werden können. Strukturelastische Roboter gehören zur Gruppe der verteilt parametrischen Systeme. Die Modellbildung führt daher auf partielle Differentialgleichungen, welche nur mit großem Aufwand gelöst werden können. Abhilfe schafft hier die Anwendung des Ritz Verfahrens als Näherungslösung. Damit können die elastischen Körper wieder zu Subsystemen kombiniert werden und im Sinne des O(n) Algorithmus behandelt werden. Werden zusätzliche Bindungen aktiv, so kann das über Kontaktkräfte (Lagrangesche Parameter) berücksichtigt werden. Auch für diesen Fall kann eine Invertierung der Gesamtmassenmatrix mit einer Erweiterung des O(n) Verfahrens umgangen werden. Die hergeleiteten Modelle dienen als Grundlage für den Reglerentwurf. Die Regelung inklusive experimenteller Ergebnisse wird anhand von verschiedenen Anwendungsbeispielen diskutiert. Dabei handelt es sich um elastische Knickarm - und Linearroboter, (redundante) Industrieroboter, mobile Roboter und Bewegungssimulatoren.Page Reference:218 page(s)Publishing:2011