Duale Roboterregelung zum Formen von elastischen Balken

Diese Arbeit behandelt die duale Roboterregelung zum Formen eines elastischen Stabes und die optische Erfassung der erzeugten Form. Ziel ist es, mithilfe zweier kooperierender Roboter definierte Kräfte und Momente auf einen elastischen Balken aufzubringen, die resultierende Verformung experimentell zu messen und mit einem mathematischen Modell des Stabes zu vergleichen. Der Versuchsaufbau besteht aus zwei Comau-Robotern mit Kraft-/Momentensensoren, einem elastischen Karbonstab sowie Kameras zur Formerfassung.
Zur Beschreibung der Verformung des Stabes wird ein lineares Bernoulli-Euler- Balkenmodell verwendet, das ebene und räumliche Biegung unter Vernachlässigung der Torsion abbildet. Darauf aufbauend wird eine Kraft- und Momentenregelung umgesetzt, mit der definierte Belastungen an den Stabenden eingestellt werden können. Zusätzlich wird eine optische Messmethode entwickelt, um die entstehende Stabform berührungslos zu erfassen. Für ebene Verformungen erfolgt dies durch Bildverarbeitung in einem raumfesten Koordinatensystem, während für räumliche Messungen sowohl ein Aufbau mit zwei Webcams als auch eine Stereokamera betrachtet werden.
Die experimentellen Untersuchungen zeigen, dass sich mit dem entwickelten System sowohl zweidimensionale als auch dreidimensionale Verformungen des Stabes gezielt erzeugen lassen. Für mehrere Belastungsfälle stimmen die gemessenen Stabformen über weite Bereiche gut mit den aus dem Modell berechneten Biegelinien überein. Gleichzeitig treten Abweichungen auf, insbesondere in Form kleiner zusätzlicher Kraft- komponenten in unbelasteten Richtungen sowie bei räumlichen Versuchen. Als wesent- liche Einflussgrößen werden die begrenzte Auflösung der Kraftsensoren im niedrigen Messbereich, Offsetfehler sowie Kalibrierabweichungen identifiziert. Insgesamt zeigt die Arbeit, dass die Kombination aus dualer Roboterregelung, Kraft-/Momentenvorgabe und optischer Formerfassung grundsätzlich geeignet