Struktursynthese und Low-Cost-Sensorsystem für Hexapoden
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im durchgeführten Projekt wurden zahlreiche offene Themenfelder im Bereich der Parallelkinematiken behandelt. Abweichend vom Projektantrag wurden die Untersuchungen nicht am institutseigenen, zweibeinigen Schreitroboter CENTAUROB durchgeführt. Stattdessen wurde auf gängige, standardisierte Produkte, wie zum Beispiel den Hexapoden der Firma Physik Instrumente oder klassische Gelenke (im Gegensatz zum Doppelgelenk des CENTAUROB), bei der Untersuchung zurückgegriffen. Themen wie die Struktursynthese oder die Formulierung der Kinematik des Schreitroboters CENTAUROB wurden aufgrund fehlender Zielführung sowie fehlenden akademischen und wirtschaftlichen Interesses weggelassen und durch interessantere Fragestellungen ersetzt. Im Projekt wurde der Schwerpunkt auf die Lösung der Vorwärtskinematik von parallelen Mechanismen gelegt. Es zeigte sich, dass dieses Thema noch deutliche Lücken in der einschlägigen Literatur aufwies, welche im Laufe des Projektes aufgedeckt und durch eigene Veröffentlichungen in renommierten Journalen und auf weltbekannten Konferenzen geschlossen wurden. Zunächst wurde hier der Fokus auf die Vorwärtskinematik von Hexapoden gelegt. Es konnte aber gezeigt werden, dass sich der präsentierte Lösungsansatz auf allgemeine Parallelkinematiken verallgemeinern lässt. Dies wurde am Beispiel der ebenen 3-RPR Parallelkinematik nachgewiesen. Mit Hilfe der im Projekt entwickelten Formulierung lässt sich die Vorwärtskinematik von parallelen Mechanismen deutlich einfacher und vor allem eindeutig lösen. Einem Einsatz in der Wirtschaft stehen nur noch die relativ großen Messfehler bei der Verwendung günstiger Inertialsensoren entgegen. Die Potentiale des Konzepts konnten im Laufe des Projektes noch nicht vollständig ausgeschöpft werden. Weitere mögliche Applikationen des Ansatzes sind unter anderem in der Analyse von Singularitäten und im Bereich der Regelung zu finden. Das zweite große Thema des Projektes war die Berechnung der passiven Rotation bei der Verwendung von Kardangelenken in parallelen Mechanismen. Dieses Thema wurde in der Literatur bisher kaum behandelt, hat aber einen enormen Einfluss auf die erreichbare Genauigkeit von Parallelkinematiken. Im Laufe des Projektes konnten Analogien zur Antriebstechnik gefunden, sprich aufgedeckt werden. Zudem wurden zahlreiche mögliche Formulierungen des Problems präsentiert und bezüglich ihrer Performance verglichen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Comparison of three methods of length compensation in a parallel kinematic and their equivalence conditions. MATEC Web of Conferences, 198:02003, 2018
Du, S.; Schlattmann, J.; Schulz, S.; Seibel, A.
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On the direct kinematics problem of parallel mechanisms. Journal of Robotics, 9 pages, 2018
Seibel, A., Schulz, S., Schlattmann, J.
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On the origin of passive rotation in rotational joints, and how to calculate it. In Proceedings in Applied Mathematics and Mechanics, 19(1):e201900298, 2019
Du, S.; Schlattmann, J.; Schulz, S.; Seibel, A.
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Passive rotation of rotational joints and its computation method. In: Uhl, T. (Hrsg.): Advances in Mechanism and Machine Science. IFToMM WC 2019. Mechanisms and Machine Science, Band 73, Springer, Cham, S. 357–366, 2019
Du, S.; Schlattmann, J.; Schulz, S.; Seibel, A.
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Solution for the direct kinematics problem of the general Stewart-Gough platform by using only linear actuators’ orientations. In: Lenarcic, J.; Parenti-Castelli, V. (Hrsg.): Advances in Robot Kinematics 2018. ARK 2018. Springer Proceedings in Advanced Robotics, Band 8, Springer, Cham, S. 56– 64, 2019
Schulz, S.; Seibel, A.; Schlattmann, J.
