Flachheitsbasierte Trajektorienfolgeregelung eines pneumatischen Roboters

Abstract

Zusammenfassung Die physikalischen Eigenschaften pneumatischer Antriebe ermöglichen den Bau von sicheren, leichten und intuitiv bedienbaren Robotern, deren Regelung jedoch herausfordernd ist. Gründe dafür sind die Dynamik der Pneumatik und nichtlineare Reibung mit Unsicherheiten, die ohne abtriebsseitige Momentensensorik unbekannt ist. In dieser Arbeit wird die nichtlineare modellbasierte Trajektorienfolgeregelung eines Roboters mit sechs pneumatischen Drehgelenken vorgestellt. Sie umfasst die Mechanik und Pneumatik sowie, im Gegensatz zum Stand der Technik, deren Verkopplung in einem zentralen Regler. Ausgehend vom dynamischen Modell des Gesamtsystems wird der Regler mittels Feedback-Linearisierung, einem Sonderfall der differentiellen Flachheit, hergeleitet. Die Regelung wird experimentell validiert und anhand der Messungen werden praktische Auswirkungen ihrer Struktur aufgezeigt.