Industrieroboter. Methoden der Steuerung und Regelung. Bearbeitet von Wolfgang Weber

Transkript

1 Industrieroboter Methoden der Steuerung und Regelung Bearbeitet von Wolfgang Weber 1. Auflage Taschenbuch. 220 S. Paperback ISBN Format (B x L): 16 x 22,8 cm Gewicht: 403 g Weitere Fachgebiete > Technik > Technische Instrumentierung > Mess- und Automatisierungstechnik Zu Leseprobe schnell und portofrei erhältlich bei Die Online-Fachbuchhandlung beck-shop.de ist spezialisiert auf Fachbücher, insbesondere Recht, Steuern und Wirtschaft. Im Sortiment finden Sie alle Medien (Bücher, Zeitschriften, CDs, ebooks, etc.) aller Verlage. Ergänzt wird das Programm durch Services wie Neuerscheinungsdienst oder Zusammenstellungen von Büchern zu Sonderpreisen. Der Shop führt mehr als 8 Millionen Produkte.

2 CARL HANSER VERLAG Wolfgang Weber Industrieroboter Methoden der Steuerung und Regelung

3 Inhaltsverzeichnis 1 Komponenten eines Industrieroboters Definition und Einsatzgebiete von Industrierobotern Mechanischer Aufbau Steuerung und Programmierung Struktur und Aufgaben der Regelung 18 2 Beschreibung einer Roboterstellung Grundlagen der Lagebeschreibung Koordinatensysteme Freie Vektoren Operationen mit Vektoren Ortsvektoren Anordnung von Elementen in Vektoren und Matrizen Rotationsmatrizen Homogene Matrizen (Frames) Beschreibung der Orientierung durch Euler-Winkel Freiheitsgrad des Robotereffektors Differenzieren von Vektoren in bewegten Koordinatensystemen Die Denavit-Hartenberg-Konvention für Industrieroboter Der Industrieroboter mit offener kinematischer Kette Koordinatensysteme und kinematische Parameter nach der Denavit- Hartenberg-Konvention Rotationsmatrizen und homogene Matrizen auf Basis der Denavit-Hartenberg- Parameter Übungsaufgaben 49 3 Transformationen zwischen Roboter- und Weltkoordinaten Die Vorwärtstransformation Die Rückwärtstransformation Mehrdeutigkeiten und Singularitäten Lösungsvoraussetzungen und Lösungsansätze Rückwärtstransformation an einem Zweigelenkroboter Geometrische Rückwärtstransformation für den RV Kinematische Transformationen mit der Jacobi-Matrix Übungsaufgaben 64 4 Bewegungsart und Interpolation Übersicht zu den Steuerungsarten PTP-Bahn und Interpolationsarten 67

4 10 Inhaltsverzeichnis Prinzipieller Ablauf der PTP-Steuerung Rampenprofil zur Interpolation Sinoidenprofil zur Interpolation Anpassung an die Interpolationsschrittweite Synchrone PTP Vollsynchrone PTP Beispiel für eine PTP-Bahn Bahnsteuerung (CP-Bahn) Prinzipieller Ablauf der Bahnsteuerung Linearinterpolation Zirkularinterpolation Beispiel für eine CP-Bahn Durchfahrung von Zwischenstellungen ohne Stillstand der Achsen PTP-Überschleifen CP-Überschleifen Spline-Interpolation für PTP-Bahn Spline-Interpolation in kartesischen Koordinaten Übungsaufgaben 97 5 Roboterprogrammierung On-line-Roboterprogrammierung Teach-In- und Play-Back-Programmierung Off-line-Programmierung Textuelle Programmierung in einer problemorientierten Programmiersprache Programmbeispiele Unterstützung der Programmierung durch grafische Simulation Aufgabenorientierte Programmierung Übungsaufgaben ModellderDynamik Inverses Modell und Bewegungsgleichung mechanischer Systeme Das rekursive Newton-Euler-Verfahren Kinematische Berechnungen Rekursive Berechnung der Gelenkkräfte bzw. -drehmomente Anfangswerte für die rekursiven Berechnungen Geeignete Darstellung der Vektoren und Zusammenfassung Einfache Beispiele zum Newton-Euler-Verfahren Explizite Berechnung einzelner Komponenten der Bewegungsgleichung Gesamtmodell der Regelstrecke Modell der Antriebsmotoren und Servoelektronik Beschreibung des Antriebsstrangs Zusammenfassung der Modellgleichungen Übungsaufgaben 137

5 Inhaltsverzeichnis 11 7 Regelung Aufgaben und prinzipielle Strukturen Dezentrale Gelenkregelung in Kaskadenstruktur Übersicht und Regelstrecke Geschwindigkeitsregelung mit PI-Regler ReDuS-Geschwindigkeitsregler Entwurf des Lagereglers Beispiel für eine dezentrale Lageregelung Hinweise zur Realisierung Adaptive Einzelgelenkregelungen Modellbasierte Regelungskonzepte Zentrale Vorsteuerung Entkopplung und Linearisierung Modellbasierte Regelung mit PID-Strukturen Robuste Regelung durch vorgegebenes Verzögerungsverhalten Modellbasierte Lageregelung mit Kaskadenstruktur Hinweise zur Realisierung modellbasierter Gelenkregelungen Modellbasierte Lageregelung in kartesischen Koordinaten Beispiel für eine modellbasierte Regelung Nichtanalytische Regelungsverfahren Fuzzy-Regelungen Neuronale Lernverfahren in der Gelenkregelung Strukturen von Kraftregelungen Übungsaufgaben 189 Anhang 191 A Einige Definitionen und Rechenregeln für Matrizen 191 B Arbeiten mit RoCSy 195 B1 RoCSy: Integrierte Programmier- und Simulationsumgebung (Übersicht) 195 B2 Programmieren mit RoCSy 196 B3 Liste der Programmierbefehle 197 B4 Sollbahn darstellen und visualisieren 201 B5 Regelparameter einstellen und Regelungsdynamik simulieren 202 B6 Regelungsverhalten darstellen und visualisieren 203 C Weitere Simulationswerkzeuge 205 C1 PTP- und CP-Interpolation für einen planaren Zweigelenkroboter 205 C2 Spline-Interpolation mit zwei Bahnsegmenten 205 C3 Newton-Euler-Verfahren für Zweigelenkroboter 206 C4 Simulation einer Eingelenkregelung 207 Literaturverzeichnis 209 Formelzeichen 215 Sachwortverzeichnis 218 Hinweise zur CD-ROM 221