Genauigkeitssteigerung von parallelen Seilrobotern durch Seillängenmessung mittels Laser-Distanzsensoren (DCLM-Sensoren)

In Kürze

Bei Seilrobotern wirken sich Effekte wie z.B. die Seildehnung aufgrund der Seilelastizität negativ auf ihre Genauigkeit aus. Deshalb wurde am Fraunhofer IPA eine Methode basierend auf Laser-Distanzsensoren entwickelt, welche die Seillänge korrigiert und den Seilroboter damit präziser machen kann.

Im Detail

Seilroboter müssen meist sehr genau sein, beispielsweise beim 3D-Betondruck oder der Montage von Fassadenelementen. Effekte wie die Dehnung der Seile durch die Seilelastizität oder das Kriechen bei Kunstfaserseilen können bei der Seillängenbestimmung zu Ungenauigkeiten führen. Dies wirkt sich wiederum ungünstig auf die Posengenauigkeit des Endeffektors aus. Nutzlasten am Endeffektor können diese Effekte noch verstärken.

Um die Genauigkeit aufgrund der oben beschriebenen Seillängenfehler zu kompensieren, wurde am Fraunhofer IPA ein Sensor zur direkten Seillängenmessung entwickelt (im Folgenden Direct Cable Length Measurement Sensor, kurz DCLM-Sensor genannt). Dieser DCLM-Sensor basiert auf Laser-Distanzsensoren und kann an die Umlenkrollen des Seilroboters montiert werden. Eine Seilführung sorgt dafür, dass der Laserstrahl des DCLM-Sensors parallel zum Seil ausgerichtet wird. Am anderen Ende des Seils, das mit der Seilroboter-Plattform verbunden ist, befindet sich ein Reflektor. Durch diese externe Sensorik kann die Distanz zwischen Sensor und Reflektor und somit auch die Seillänge exakt bestimmt werden.

Zur Evaluierung wurden alle Seile des Demonstrators IPAnema 3 mit einem DCLM-Sensor ausgestattet. Die Seillängenmessungen der acht DCLM-Sensoren wurden in die Seilrobotersteuerung integriert und zur Kompensation von Seillängenfehlern genutzt. Um die Genauigkeitssteigerung zu messen, wurde in einem Versuch die Posengenauigkeit mit einem Laser Tracker (Leica AT960) gemessen. Verglichen mit der Standardsteuerung des Seilroboters verbesserte die Fehlerkompensation durch die DCLM-Sensoren die Genauigkeit um bis zu 86 Prozent. Die Installation von DCLM-Sensoren an Seilrobotern vereinfacht zudem die Kalibrierung der Home-Pose, da die absoluten Seillängen gemessen werden können. In weiteren Forschungsarbeiten ist geplant, die Sensoren zur Optimierung der Geometrieparameter von Seilrobotern zu verwenden.

Wenn Sie Interesse an einem genaueren Seilroboter haben, können Sie die Technologie gerne an unserem Demonstrator IPAnema 3 begutachten. Im Rahmen eines Projekts kann das Sensor-System auch in Ihren Seilroboter integriert werden.