Industrieroboter Methoden der Steuerung und Regelung Bearbeitet von Wolfgang Weber 1. Auflage 2002. Taschenbuch. 220 S. Paperback ISBN 978 3 446 21604 4 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.
CARL HANSER VERLAG Wolfgang Weber Industrieroboter Methoden der Steuerung und Regelung 3-446-21604-9 www.hanser.de
Inhaltsverzeichnis 1 Komponenten eines Industrieroboters 12 1.1 Definition und Einsatzgebiete von Industrierobotern 12 1.2 Mechanischer Aufbau 13 1.3 Steuerung und Programmierung 16 1.4 Struktur und Aufgaben der Regelung 18 2 Beschreibung einer Roboterstellung 22 2.1 Grundlagen der Lagebeschreibung 22 2.1.1 Koordinatensysteme 22 2.1.2 Freie Vektoren 22 2.1.3 Operationen mit Vektoren 24 2.1.4 Ortsvektoren 27 2.1.5 Anordnung von Elementen in Vektoren und Matrizen 27 2.1.6 Rotationsmatrizen 28 2.1.7 Homogene Matrizen (Frames) 30 2.1.8 Beschreibung der Orientierung durch Euler-Winkel 33 2.1.9 Freiheitsgrad des Robotereffektors 36 2.1.10 Differenzieren von Vektoren in bewegten Koordinatensystemen 37 2.2 Die Denavit-Hartenberg-Konvention für Industrieroboter 40 2.2.1 Der Industrieroboter mit offener kinematischer Kette 40 2.2.2 Koordinatensysteme und kinematische Parameter nach der Denavit- Hartenberg-Konvention 41 2.2.3 Rotationsmatrizen und homogene Matrizen auf Basis der Denavit-Hartenberg- Parameter 46 2.3 Übungsaufgaben 49 3 Transformationen zwischen Roboter- und Weltkoordinaten 51 3.1 Die Vorwärtstransformation 52 3.2 Die Rückwärtstransformation 52 3.2.1 Mehrdeutigkeiten und Singularitäten 52 3.2.2 Lösungsvoraussetzungen und Lösungsansätze 53 3.2.3 Rückwärtstransformation an einem Zweigelenkroboter 54 3.2.4 Geometrische Rückwärtstransformation für den RV6 57 3.3 Kinematische Transformationen mit der Jacobi-Matrix 62 3.4 Übungsaufgaben 64 4 Bewegungsart und Interpolation 65 4.1 Übersicht zu den Steuerungsarten 65 4.2 PTP-Bahn und Interpolationsarten 67
10 Inhaltsverzeichnis 4.2.1 Prinzipieller Ablauf der PTP-Steuerung 67 4.2.2 Rampenprofil zur Interpolation 69 4.2.3 Sinoidenprofil zur Interpolation 71 4.2.4 Anpassung an die Interpolationsschrittweite 73 4.2.5 Synchrone PTP 75 4.2.6 Vollsynchrone PTP 77 4.2.7 Beispiel für eine PTP-Bahn 77 4.3 Bahnsteuerung (CP-Bahn) 79 4.3.1 Prinzipieller Ablauf der Bahnsteuerung 79 4.3.2 Linearinterpolation 80 4.3.3 Zirkularinterpolation 83 4.3.4 Beispiel für eine CP-Bahn 89 4.4 Durchfahrung von Zwischenstellungen ohne Stillstand der Achsen 90 4.4.1 PTP-Überschleifen 90 4.4.2 CP-Überschleifen 92 4.4.3 Spline-Interpolation für PTP-Bahn 93 4.4.4 Spline-Interpolation in kartesischen Koordinaten 95 4.5 Übungsaufgaben 97 5 Roboterprogrammierung 100 5.1 On-line-Roboterprogrammierung 101 5.1.1 Teach-In- und Play-Back-Programmierung 101 5.2 Off-line-Programmierung 104 5.2.1 Textuelle Programmierung in einer problemorientierten Programmiersprache 104 5.2.2 Programmbeispiele 105 5.2.3 Unterstützung der Programmierung durch grafische Simulation 106 5.2.4 Aufgabenorientierte Programmierung 108 5.3 Übungsaufgaben 109 6 ModellderDynamik 111 6.1 Inverses Modell und Bewegungsgleichung mechanischer Systeme 111 6.2 Das rekursive Newton-Euler-Verfahren 113 6.2.1 Kinematische Berechnungen 114 6.2.2 Rekursive Berechnung der Gelenkkräfte bzw. -drehmomente 117 6.2.3 Anfangswerte für die rekursiven Berechnungen 120 6.2.4 Geeignete Darstellung der Vektoren und Zusammenfassung 121 6.2.5 Einfache Beispiele zum Newton-Euler-Verfahren 122 6.2.6 Explizite Berechnung einzelner Komponenten der Bewegungsgleichung 126 6.3 Gesamtmodell der Regelstrecke 131 6.3.1 Modell der Antriebsmotoren und Servoelektronik 131 6.3.2 Beschreibung des Antriebsstrangs 133 6.3.3 Zusammenfassung der Modellgleichungen 136 6.4 Übungsaufgaben 137
Inhaltsverzeichnis 11 7 Regelung 140 7.1 Aufgaben und prinzipielle Strukturen 140 7.2 Dezentrale Gelenkregelung in Kaskadenstruktur 144 7.2.1 Übersicht und Regelstrecke 144 7.2.2 Geschwindigkeitsregelung mit PI-Regler 146 7.2.3 ReDuS-Geschwindigkeitsregler 148 7.2.4 Entwurf des Lagereglers 151 7.2.5 Beispiel für eine dezentrale Lageregelung 156 7.2.6 Hinweise zur Realisierung 161 7.3 Adaptive Einzelgelenkregelungen 162 7.4 Modellbasierte Regelungskonzepte 165 7.4.1 Zentrale Vorsteuerung 166 7.4.2 Entkopplung und Linearisierung 168 7.4.3 Modellbasierte Regelung mit PID-Strukturen 171 7.4.4 Robuste Regelung durch vorgegebenes Verzögerungsverhalten 173 7.4.5 Modellbasierte Lageregelung mit Kaskadenstruktur 176 7.4.6 Hinweise zur Realisierung modellbasierter Gelenkregelungen 177 7.4.7 Modellbasierte Lageregelung in kartesischen Koordinaten 178 7.4.8 Beispiel für eine modellbasierte Regelung 180 7.5 Nichtanalytische Regelungsverfahren 180 7.5.1 Fuzzy-Regelungen 180 7.5.2 Neuronale Lernverfahren in der Gelenkregelung 184 7.6 Strukturen von Kraftregelungen 187 7.7 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