Entwurf und Regelung einer parallelkinematischen Maschine mit hoher Dynamik

Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung neuer Methoden und Verfahren zur Auslegung sowie zur modellbasierten Regelung von PKMs, um eine Erhöhung der Dynamik und der dynamischen Genauigkeit von parallelkinematischen Systemen zu ermöglichen. In dieser Arbeit wird ein Verfahren vorgestellt, dass die minimale Anisotropie der Systeme als zentrales Auslegungskriterium definiert, womit sich ein guter Kompromiss zwischen einer hohen Kraft- und einer hohen Geschwindigkeitsübertragung der Kinematik erreichen lässt. Dieses Verfahren wurde zur Auslegung eines Hexapoden angewandt. Um eine hohe Dynamik des Hexapoden zu gewährleisten, wurde ein neuartiger PKM-Aktor basierend auf einem zylindrischen Lineardirektmotor entwickelt. Für die Regelung des Gesamtsystems des Hexapoden wurde ein Verfahren zur Vorsteuerung der dynamischen Aktorkräfte entworfen. Die entwickelten Algorithmen wurden an einem virtuellen Prototyp erfolgreich verifiziert und auch am aufgebauten Hexapoden eingehend getestet. Die Berechnung der Vorsteuergrößen ist echtzeitfähig. Durch die Verringerung der sonst als Störgrößen auftretenden und durch den Regler zu kompensierenden dynamischen Kräfte verringern sich die dynamischen Bahnabweichungen deutlich. Dies konnte auch in einer prototypischen Anwendung des Hexapoden für eine Pick& Place-Aufgabe gezeigt werden.