Echtzeitfähige Planung optimierter Trajektorien für sensorgeführte, kinematisch redundante Robotersysteme auf einer Industriesteuerung

Abstract

Zusammenfassung Die Automatisierung von Fertigungsabläufen in kleinen und mittleren Unternehmen erfordert Anlagen, die sich zur Produktion kleiner Stückzahlen bis Losgröße 1 automatisch an variierende Werkstücke und Bearbeitungspositionen anpassen. Zur Bearbeitung großer Bauteile werden dabei auf externen Positioniersystemen angebrachte Industrieroboter verwendet. Die damit einhergehende kinematische Redundanz des gesamten Bewegungssystems wird genutzt, um die Bewegungen des Endeffektors optimiert bezüglich verschiedener Gütekriterien zu gestalten. Die dabei erforderliche Bewegungsoptimierung muss echtzeitfähig implementiert und online auf speicherprogrammierbaren Steuerungen ausführbar sein. Dies ermöglicht den Einsatz der Anlage als flexibles Fertigungssystem im Hinblick auf eine kundenindividuelle Variantenfertigung und gewährleistet damit die industrielle Akzeptanz. Der Beitrag stellt den Anwendungsfall des Bahnschweißens vor, in dem zuvor offline geplante Schweißbahnen mit vorgegebener Prozessgeschwindigkeit durchfahren werden sollen. Die Redundanz des Systems wird zur Vermeidung von Singularitäten genutzt. Ferner wird der Abstand zwischen robotergeführtem Werkzeug und dem Werkstück sensiert, sodass die Bewegungen entlang der Werkzeugbahn online geregelt und prozessbedingte Abweichungen kompensiert werden können.