Wiest, U: Kinematische Kalibrierung von Industrierobotern

Dem kostengünstigen Einsatz von Industrierobotern in der automatischen Fertigung und in der Qualitätssicherung stehen folgende Schwierigkeiten entgegen:1. 1. Obwohl die Technik des Offline-Programmierens weit fortgeschritten ist, werden derzeit etwa 95% aller Industrieroboter im manuellen Teach-In-Verfahren programmiert. Der Grund hierfür liegt vor allem in der mangelhaften Positioniergenauigkeit heutiger Industrieroboter. Daher muss deren absolute Positioniergenauigkeit verbessert werden.2. 2. Trotz der hohen Wiederholgenauigkeiten heutiger Industrieroboter, weisen diese durch Temperatureinflüsse ein instationäres Betriebsverhalten auf. Für den Einsatz von Industrierobotern als Messroboter in der Qualitätssicherung ist es notwendig die relative Wiederholgenauigkeit unabhängig von Temperatureinflüssen über lange Zeit konstant zu halten.Auf der Basis des mechanischen Aufbaus eines Industrieroboters wird ein parametrisiertes, mathematisches Modell aufgestellt. Es berücksichtigt geometrische Abweichungen wie Längenabweichungen, Nullagenfehler und Achsenschiefstände. Nicht geometrischen Effekte werden durch lineare Gelenkelastizitäten ausreichend genau modelliert. Für die Berechnung der nötigen statischen Drehmomente wurde ein schneller Algorithmus entwickelt.Kern der 6-dimensionalen Kalibrierung des Roboters ist, neben der Erfassung von 6D-Messwerten, die Bildung eines Zielfunktionals, das zur Identifikation der Modellparameter minimiert wird. Damit neben Positionierungs- auch Orientierungsfehler berücksichtigt werden, wird ein Residuenoperator eingeführt. Es wird gezeigt, dass es ausreichend ist die Bilder der Basisvektoren unter dieser Abbildung zu untersuchen, um eine geeignetes Maß für die Posefehler zu gewinnen. Das identifizierte Robotermodell stellt die Grundlage für die Kompensation der kartesischen Fehler dar. Da eine geschlossene Form der parametrisierten, inversen Kinematik nicht existiert, wird eine Approximation 1. Ordnung hergeleitet. Diese schnelle