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Marcus Hamann

• Die vorliegende Arbeit stellt eine automatisierte Kalibrierung und darauf aufbauende Mehrgrößenregelung eines kinematisch vollständig bestimmten Seilroboters mit drei Freiheitsgraden vor. Der Seilroboter wurde im Zuge dieser Arbeit konzeptioniert und aufgebaut. Als Messeinrichtung dient ein Lasertrackersystem, welches aus vier einzelnen Trackermodulen besteht. Auf Grund der ähnlichen kinematischen Struktur im Vergleich zum Seilroboter wird ein Algorithmus zur Kalibrierung entwickelt, welcher sowohl auf das Messsystem - den Lasertracker - als auch auf den Seilroboter anwendbar ist. Auf diese Weise wird ein Absolutmesssystem geschaffen, welches echtzeitfähig die Position eines Retroreflektors, der am Endeffektor des Seilroboters befestigt ist, bestimmt. Durch die modulare Struktur des Seilroboters kann sich dieser an veränderte Arbeitsraumanforderungen anpassen. Diese Wandelbarkeit erfordert die Möglichkeit der zügigen und automatisierten Identifikation geometrischerDie vorliegende Arbeit stellt eine automatisierte Kalibrierung und darauf aufbauende Mehrgrößenregelung eines kinematisch vollständig bestimmten Seilroboters mit drei Freiheitsgraden vor. Der Seilroboter wurde im Zuge dieser Arbeit konzeptioniert und aufgebaut. Als Messeinrichtung dient ein Lasertrackersystem, welches aus vier einzelnen Trackermodulen besteht. Auf Grund der ähnlichen kinematischen Struktur im Vergleich zum Seilroboter wird ein Algorithmus zur Kalibrierung entwickelt, welcher sowohl auf das Messsystem - den Lasertracker - als auch auf den Seilroboter anwendbar ist. Auf diese Weise wird ein Absolutmesssystem geschaffen, welches echtzeitfähig die Position eines Retroreflektors, der am Endeffektor des Seilroboters befestigt ist, bestimmt. Durch die modulare Struktur des Seilroboters kann sich dieser an veränderte Arbeitsraumanforderungen anpassen. Diese Wandelbarkeit erfordert die Möglichkeit der zügigen und automatisierten Identifikation geometrischer Systemparameter. Diese Parameter werden modellbasiert optimiert. Auf Grundlage dieser Ergebnisse werden die Parameter anschließend datenbasiert mit Hilfe radialer Basisfunktionen korrigiert. Auf Basis des so parametrierten Seilroboters werden im zweiten Teil der Arbeit zwei Regelkonzepte vorgestellt. Zunächst wird ein kinematischer Ansatz präsentiert, welcher die Kinetik des Seilroboters unberücksichtigt lässt und auf einer lokalen Seillängenregelung auf Grundlage der inversen Kinematik des Seilroboters basiert. Dieser Ansatz wird um die datenbasierte Korrektur der Kalibrierung erweitert. Der zweite Regelansatz beruht auf einer exakten Linearisierung auf Basis des kinetischen Seilrobotermodells. Dieses Konzept wird anschließend um eine Folgeregelung und integrale Ausgangsrückführung erweitert. Abschließend wird modellbasiert die parallele Positionierung und Schwingungsdämpfung eines sphärischen Pendels mit Hilfe des Seilroboters vorgestellt. Dazu wird der Endeffektor um ein Pendel erweitert. Als Grundlage dient hierbei der Ansatz der exakten Linearisierung. Die Pendeldämpfung selbst erfolgt durch einen Optimalregler. Zusätzlich wird das Konzept der datenbasierten Korrektur sowie der integralen Ausgangsrückführung wieder aufgegriffen, um eine präzise Positionierung des Reflektorzentrums zu gewährleisten.…