Optimale TCP- und Roboterpositionierung für komplexe kontinuerliche Pfade

Projektfokus

• Berechnung des optimalen TCP (tool center point) für einen Industrieroboter
• Formulierung eines Gütekriteriums und Optimierung
• Entwicklung einer schnellen unterlagerten Pfadplanung

Beschreibung

Der Roboterstandort eines Industrieroboters relativ zu einem Werkstück ist entscheidend für die Durchführbarkeit der geforderten Roboterbewegungen. Dieser wird zumeist bei der Planung einer Roboterzelle einmalig gewählt. In einem flexiblen Produktionssystem werden jedoch Robotertrajektorien häufig geändert, wodurch eine teure und zeitaufwändige Neupositionierung des Roboters notwendig werden kann. In dieser Arbeit wird gezeigt, wie mit Hilfe eines angepassten Werkzeugs eine Neupositionierung des Roboters verhindert werden kann.

Zu diesem Zweck wird eine schnelle unterlagerte Pfadplanung entwickelt. Diese Pfadplanung berücksichtigt große zulässige Verfahrwege der Roboterachsen sowie Bewegungen durch Singularitäten. Mit Hilfe dieser Pfadplanung wird ein Optimierungsproblem formuliert, die den optimalen TCP für eine Menge von unterschiedlichen Endeffektor-Pfaden berechnet. Für dieses Optimierungsproblem wird ein Gütekriterium verwendet, das die Anzahl von invers-kinematischen Lösungen, die Anzahl von kontinuierlichen Lösungen sowie die Achsbewegungen und Reserven zu Achswinkelbegrenzungen berücksichtigt. Weiters wird gezeigt, dass dieser Algorithmus durch Umformulierung ebenfalls zur Berechnung des optimalen Roboterstandorts verwendet werden kann. Der Algorithmus wird anhand eines Schneidprozesses demonstriert, für welchen der optimale TCP und der optimale Roboterstandort berechnet wird.

Videos

Ausgewählte Publikationen

• T. Weingartshofer, C. Hartl-Nesic, and A. Kugi, Optimal TCP and Robot Base Placement for a Set of Complex Continuous Paths, in Proceedings of the International Conference on Robotics and Automation (ICRA), Xi’an, China, 2021, pp. 9659-9665.
  [BibTex]

  @InProceedings{Weingartshofer2021,
  author = {Weingartshofer, T. and Hartl-Nesic, C. and Kugi, A.},
  booktitle = {Proceedings of the International Conference on Robotics and Automation (ICRA)},
  title = {Optimal TCP and Robot Base Placement for a Set of Complex Continuous Paths},
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  pages = {9659 - 9665},
  address = {Xi'an, China},
  issn = {2577-087X},
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  year = {2021},
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