Patent EP-3285975-A1 (EP)
Title: Steuern und/oder regeln von motoren eines roboters
Inventor: HADDADIN SAMI
IPC: B25J9/16
Filed: 2016-04-22
Abstract: Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern und Regeln von Motoren MOT m  eines Roboters, mit m = 1, 2,  … M, wobei der Roboter Roboterglieder aufweist, die über eine Anzahl N Gelenkverbindungen GEL n  verbunden sind, Gelenkwinkel der Gelenkverbindungen GEL n  mittels zugeordneter Motoren MOT m  einstellbar sind; Z(t k ) ein Zustand der Roboterglieder in einem Zeitschritt t k  ist; ein erstes System gekoppelter Bewegungsgleichungen BGG vorgegeben ist, das eine Rigid- Body-Dynamik oder eine Flexible-Body-Dynamik der verbundenen Roboterglieder beschreibt, im ersten System der Bewegungsgleichungen BG G  u m (t k ) eine Stellgröße für den jeweiligen Motor MOT m  ist, und für das erste System der gekoppelten Bewegungsgleichungen BGG Beschränkungen der Stellgrößen u m (t k ) und Beschränkungen von Zuständen Z(t k ) der verbundenen Roboterglieder vorgegeben sind. Das Verfahren umfasst folgende Schritte: für das erste System gekoppelter Bewegungsgleichungen BGG Bereitstellen (101) eines zweiten Systems von lokal äquivalenten entkoppelten Bewegungsgleichungen BG E , das die Rigid-Body-Dynamik oder die Flexible-Body-Dynamik der verbundenen Roboterglieder beschreibt; Bereitstellen (102) von in das zweite System transformierten Beschränkungen der Stellgrößen um(tk) und von in das zweite System transformierten Beschränkungen der Zustände Z(t k ); Bereitstellen (103) des in das zweite System transformierten Zustands Z(t k ) als Z*(t k ); für das zweite System entkoppelter Bewegungsgleichungen BG E  Vorgeben (104) eines Zielzustandes SZ* des Roboter-Manipulators, der ausgehend von dem Zustand Z*(t k ) erreicht werden soll, und Vorgeben (104) einer oder mehrerer Bedingungen BD* und/oder einer oder mehrerer Kennzahlen KZ*, die definieren, wie der Zielzustand SZ* erreicht werden soll; in dem zweiten System der entkoppelten Bewegungsgleichungen BGE Prädizieren (105) einer Zustandstrajektorie ZT*(t) und zugeordneten Stellgrößentrajektorien uT* m (t) abhängig von dem Zustand Z*(t k ) und dem Zielzustand SZ* unter Einhaltung der Bedingungen BD*, der Kennzahlen KZ*, der transformierten Beschränkungen der Stellgrößen u m (t k ), und der transformierten Beschränkungen der Zustände Z(t k ) für einen Zeitraum von t = t k  bis t = t k+W , wobei ∆t = t k+W  – t k  ein vorgegebener Prädiktionszeitraum ist; Transformieren (106) der Stellgrößentrajektorien uT* m (t) und der Zustandstrajektorien ZT*(t) in das erste System der gekoppelten Bewegungsgleichungen BGG zur Erzeugung von Stellgrößentrajektorien uT m **(t) und von Zustandstrajektorien ZT**(t); aus den Stellgrößentrajektorien uT m **(t) Ermitteln (107) von Stellgrößen um(tk+1) für den Zeitschritt k+1 und Regeln der Motoren MOT m  mit den Stellgrößen u m (t k+1 ); aus den Zustandstrajektorien ZT**(t) und/oder auf Basis von Sensordaten eines Erfassungssystems des Zustands Z(t) Ermitteln (108) des Zustands Z(t k+1 ) für den Zeitschritt k+1; und für Z(t k ) = Z(t k+1 ) erneutes Durchlaufen des Verfahrens beginnend mit Schritt (103) solange bis ein vorgegebenes Abbruchkriterium oder der Zielzustand SZ* erreicht ist.