Gelenkregelung des ROTEX-Roboters der D2-Spacelab-Mission

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Gelenkregelung des ROTEX-Roboters der D2-Spacelab-Mission

Neumann, R. / Moritz, W.

Während der D2-Weltraummission wurde ein speziell entwickelter Manipulatorarm mit sechs Gelenken und einem multisensoriellen Greifer erprobt und eine Analyse des Regelverhaltens und eine Feinabstimmung der Regelung durchgeführt. Die Gelenkregelung sollte ein gutes Folgeverhalten bezüglich des Gelenkabtriebswinkels sicherstellen. Dafür mußte sie robust gegenüber Stellungsänderungen des Roboters sein, die durch Gelenkelastizitäten hervorgerufenen Schwingungen dämpfen und den Einfluß von hoher Reibung kompensieren. Da sowohl die Leistungselektronik als auch die Prozessoren der Gelenkregelung in zwei Armstücken zwischen den Gelenken untergebracht waren, konnte nur eine dezentrale Regelung realisiert werden. Zentrale Algorithmen, wie die Entkopplung durch ein inverses Modell, waren aufgrund der Struktur und der begrenzten Prozessorleistung nicht möglich. Der Beitrag beschreibt die Modellbildung (Getriebemodell, Gesamtmodell), die Regelung (Struktur, Auslegung), die Datenanalyse und Regleroptimierung während der D-2 Mission. Es zeigte sich, daß die modellgestützte Reglerauslegung und deren Erprobung in der Rechnersimulation für das gute Bahnverhalten und damit für das Gelingen der verschiedenen Experimente von entscheidender Bedeutung war. Das verwendete Regelungskonzept ist auch bei konventionellen Robotern empfehlenswert, da mit ihm eine hohe Bahngenauigkeit erreicht werden kann.