Titelaufnahme

Titel
Optimierung eines Leichtbau-Roboterarms / von Michael Peregrin Preisel
VerfasserPreisel, Michael Peregrin
Begutachter / BegutachterinRammerstorfer, Franz G. ; Skrna-Jakl, Isabella
Erschienen2011
UmfangIV, 127 Bl. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftWien, Techn. Univ., Dipl.-Arb., 2011
SpracheDeutsch
DokumenttypDiplomarbeit
Schlagwörter (DE)Roboterarm / Industrieroboter / Leichtbau / Optimierung / Mathematischer Algorithmus / Tragende / Struktur / Träger / Knoten / Gelenk
Schlagwörter (EN)robot arm / industrial robot / lightweight design / optimization / mathematical algorithm / joint / bone
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-96498 Persistent Identifier (URN)
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Optimierung eines Leichtbau-Roboterarms [28.15 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Der Armroboter Ferrobotics Romo ist ein Industrieroboter, der zur Bewegung seiner Freiheitsgrade teilweise pneumatische Muskeln als Aktuatoren verwendet. Ein Paar solcher Muskeln agiert innerhalb des Oberarms in Form von Beuger und Strecker, um Drehbewegungen am Ellbogengelenk ausführen zu können. Um den Energieverbrauch des Roboters zu senken bzw. das Beschleunigungsvermögen zu erhöhen, ist es zielführend, vor allem in der Nähe des Endeffektors durch den Einsatz von Leichtbaukonstruktionen Masse einzusparen. Dadurch motiviert, beschäftigt sich die vorliegende Arbeit mit der Entwicklung von Leichtbaukonzepten für die strukturellen Bauteile im Bereich des Oberarms. Ziel dieser Arbeit ist, für zwei alternative Trägertopologien geeignete Konstruktionskonzepte zu entwickeln, die eine deutliche Massenersparnis ermöglichen. Es werden Strukturen aus faserverstärkten Werkstoffen konzipiert, an deren Enden Knoten aus Aluminium anschließen. Einer der Endknoten dient zur Montage an die Schulterbaugruppe, der andere Endknoten nimmt ein Wälzlager auf, das das Ellbogengelenk darstellt. Zur Auslegung der Trägerstrukturen werden Finite-Elemente-Modelle in Kombination mit mathematischen Optimierungsverfahren verwendet. Das Optimierungsziel ist, unter Einhaltung von vorgegebenen Mindeststeifigkeiten eine minimale Strukturmasse zu erreichen. Bei der Optimierung müssen des weiteren die fertigungstechnischen Einschränkungen berücksichtigt werden, die sich aus der Produktion im Wickelverfahren bzw. dem Pultrusionsverfahren ergeben. Die Optimierungsresultate werden fertigungsgerecht konkretisiert, anschließend wird deren Festigkeit überprüft. Dazu werden vier versagensrelevante Lastfälle definiert, die bei der Überlagerung äußerer Lasten im Betrieb eintreten können. Weiters werden, um für das Konzept des außenliegenden Rohrs geeignete Designvorschläge für die Endknoten zu erhalten, Topologieoptimierungen durchgeführt.