Frank, T: Zur Automatisierung des sanften Werfens und Fangen

Diese Arbeit zielt auf die Flexibilisierung und Verkürzung von innerbetrieblichen Transportvorgängen ab, indem Werkstücke oder Betriebsmittel maschinell geworfen und gefangen werden. Es werden zwei prototypische Robotersysteme vorgestellt, die das sanfte Werfen und Fangen von zylinderförmigen Objekten ermöglichen. Während das sanfte Werfen durch eine gleichmäßige Beschleunigung mittels Linearachse leicht ermöglicht werden kann, besteht beim Fangen die Gefahr von Beschädigungen der Objekte durch Beschleunigungssprünge. Um dies zu vermeiden, wird der greifende Endeffektor des Fangroboters mit der Position, Orientierung und Geschwindigkeit des Zylinders im Fangpunkt synchronisiert.Die Synchronisation wird erleichtert, wenn die Zylinder im Fangpunkt immer die gleiche, d. h. vorhersagbare Lage aufweisen. Dies erfordert ein zielgenaues Werfen stabil fliegender Zylinder. Hierfür werden Modelle vorgestellt, mit denen, unter Berücksichtigung der Aerodynamik, die Zylinderlage entlang der Flugbahn berechnet werden kann. Für folgsam, d. h. stets tangential zur Flugbahn ausgerichtet fliegende Zylinder können mit diesen Modellen somit die Abwurfbedingungen, also Abwurfwinkel und Abwurfgeschwindigkeit so bestimmt werden, dass die Zylinder mit einer definierten Lage in einen Fangpunkt fliegen. Für nicht folgsam fliegende Zylinder ist der Synchronisationsaufwand höher.Für das sanfte Fangen werden zwei unterschiedliche Fangroboter eingesetzt, die die Fangbewegung durch eine Rotationsbewegung eines Dreharms mit einem greifenden Endeffektor realisieren. Der erste Fangroboter besitzt nur den einen Freiheitsgrad für den Dreharm. Die Steuerung der Fangbewegung erfolgt ausschließlich auf Basis eines Modells, mit dem die kinematischen Abläufe der Roboter sowie die ideale Flugbahn des Zylinders berechnet werden. Mit diesem Roboter können nur folgsam fliegende Zylinder gefangen