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Sachbearbeiter:

Servopneumatische Hand mit integrierten Aktoren und Sensoren

Kontext

Die Pneumatik stellt wegen ihrer hohen Dynamik, ihrer guten Verfügbarkeit und ihres günstigen Preis-/Leistungsverhältnisses ein weit verbreitetes Antriebsprinzip in der Automatisierungstechnik dar. Ihre Anwendung konzentriert sich dabei überwiegend auf die Erzeugung von ungeregelten Linearbewegungen. Der Bereich der geregelten Dreh- und Schwenkbewegungen wird derzeit von anderen, oftmals elektrischen Antriebsprinzipen dominiert. Dies gilt in besonderem Maße für Anwendungsfälle, in denen ein hohes Maß an Miniaturisierung gefordert ist.

Im Rahmen des Projekts ''Servopneumatische anthropomorphe Hand mit integrierten Aktoren und Sensoren'', welches im Rahmen einer Kooperation vom IFAS und KIST (Korea Institute of Science and Technology ) bearbeitet und bis zum Juli 2000 durch die DFG finanziert wurde, wurden die Komponenten zum Aufbau hochflexibler pneumatischer Greifsysteme mit mehreren, getrennt voneinander regelbaren Freiheitsgraden entwickelt. Auf der Basis dieser Komponenten wurde am IFAS eine flexible, servopneumatische Roboterhand (Aachen-IFAS-Hand) aufgebaut und die grundlegende Regelungssoftware entwickelt.

Die Funktionalität der servopneumatischen Hand wird in der folgenden Videosequenz dargestellt.

Aufgrund des durch die Miniaturisierung hervorgerufenen erhöhten Reibkraftniveaus der Aktoren erschien es notwendig, eine neue Reglerstruktur zu entwickeln, die robust auf Parametervariationen der zu regelnden Strecke reagiert und die darüber hinaus in der Lage ist, sich den geänderten Randbedingungen anzupassen. Dazu wurde ein variabel strukturierter Regler auf Basis der Sliding-Mode-Theorie mit einer regelbasierten Adaption der Parameter entwickelt. Mit diesem ist es möglich, das Streckenverhalten hinsichtlich verschiedener Kriterien zu optimieren. Im Vordergrund steht dabei die Gleichförmigkeit der Bewegung durch Vermeidung von Stick-Slip.

Ziele

Diese Arbeiten umfassen folgende Schritte:

  • Integration von miniaturisierten Schaltventilen in den Armstumpf
  • Mathematische Modellbildung des Schaltventilverhaltens
  • Anpassung des Regelungskonzeptes auf die geänderte Ventiltechnik
  • Integration verbesserter Sensorik in die Antriebe
  • Evaluation alternativer moderner Regelungskonzepte
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