Sensitive Robot based Gripping
Motivation
Für die kraft- und momentensensitive Handhabung von Objekten sind verschiedene Lösungen kommerziell verfügbar. Diese beschränken sich derzeit jedoch fast ausschließlich auf die Phase der Objektaufnahme und in einigen Fällen auch auf die Objektablage. Zudem fehlt eine Implementierung des Bewegungsverhaltens in gängige Bahnplanungs-, Simulations-, und Programmierumgebungen für Industrieroboter mit entsprechender Echtzeitreaktion eines Robotersystems auf die detektierten Kräfte und Momente im Prozess, obwohl dies z. B. für Zykluszeitverringerung und Prozesssicherheit erhebliche Vorteile bieten kann. Robotersteuerungen bieten derzeit die Möglichkeiten, axiale wie auch radiale Beschleunigungen bewegungsbezogen vorzugeben, um Kraft- und Momenteneinflüsse auf das zu handhabende Produkt zu begrenzen. Diese Begrenzung ist jedoch nur in der Bewegungsplanung verankert und von dort vorgegeben, sie erfolgt in keiner Weise aufgrund der real im Bewegungsablauf auftretenden echten Kräfte und Momente.
Dieses Vorhaben wird mit Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) und des Landes NRW gefördert.
Zielsetzung
An dieser Stelle setzt das Vorhaben an, mit dem Ziel in jeder Phase des Handhabungs-Prozesses die Erfassung und Bereitstellung der aktuell anliegenden - also auf das Produkt wirklich einwirkenden - Kräfte und Momente umzusetzen und mit einer Implementierung einer Echtzeitrückkopplung in die Bewegungssteuerung des Roboters erstmals die Möglichkeit zu schaffen, direkt im Prozess auf diese Kraft- und Momentenwerte zu reagieren. Insbesondere in der aktuell konservativen Auslegung des Bewegungsprozesses liegt ein großes Potenzial für Verbesserungen der Bewegungsplanung. In einigen Fällen würde eine Automatisierung erst durch diese „Sensibilisierung“ des Greifvorganges möglich werden.
Konzept
Das zentrale Element des Konzepts ist die Regelung der Greifkraft bei gleichzeitiger Anpassung der Bewegungsbahn des Manipulators. Die dafür notwendigen Parameter können aus physikalischen Zusammenhängen berechnet oder durch Methoden der statistischen Versuchsplanung ermittelt werden. Bei dem Regelungsmodell werden dann sowohl die Bahnplanung des Manipulators als auch das Greifsystem beeinflusst, sodass eine gleichmäßige Greifkraft auf das Werkobjekt wirkt. Das Modell für den Handhabungsprozess optimiert dabei unter anderem die Prozesszeit und die Bahnverläufe anhand der Produkteigenschaften (unter anderem Quetschgrenze und Masse) sowie der realen Messwerte (Beschleunigung und Kraft beziehungsweise Moment). Darüber hinaus werden Funktionen Cyber-Physischer Systeme integriert, um bei einer dynamischen Variation der im Prozess verwendeten Komponenten den Regelungsprozess mit den jeweils bereitgestellten Informationen bedarfsgerecht anzupassen.