IR-Beobachter

Zur Kraftregelung werden Prozesskräfte in Echtzeit benötigt, wofür im Stand der Technik Kraft-/Momentensensoren eingesetzt werden. Da diese zusätzliche Sensorik sowohl zu höheren Kosten als auch zu einer höheren Ausfallwahrscheinlichkeit führt, ist es wünschenswert, sie durch eine Schätzung der Kontaktkraft zu ersetzen. Bis jetzt hat noch keine Methode aus dem Stand der Forschung eine ausreichende Güte der Kontaktkraftschätzung bei Industrierobotern erzielen können, sodass sie für mechanische Fertigungsarbeiten verwendet werden kann. Im Rahmen des Forschungsvorhabens soll eine optimale Kontaktkraftschätzung auf Basis des Moving-Horizon-Ansatzes und der neuerdings verfügbaren gelenkseitigen Positionsmessung erforscht werden. Die Methode zeichnet sich im Gegensatz zu klassischen Störbeobachtern (Kalman-Filter) dadurch aus, dass nicht nur der Momentanwert, sondern ein längeres Zeitfenster der Signale zur Zustandsschätzung verwendet wird, wodurch eine bessere und robustere Schätzung erzielt werden kann. Moving-Horizon-Beobachter (MHE) basieren auf der Idee, ein Kostenfunktional zu minimieren, das auf Basis eines gleitenden Fensters mit einer endlichen Anzahl von Zeitschritten definiert ist.

Ziel des Vorhabens ist das Ersetzen der Kraft-/Momentensensorik durch eine Kontaktkraftschätzung mit hoher Genauigkeit, Dynamik und Robustheit. Das Optimierungsproblem des Störbeobachters soll auf industrietypischen Robotersteuerungen ohne Gefährdung der Echtzeitanforderungen lösbar sein.