Entkopplungsregelung und Reibungskompensation für einen Roboter mit elastischen verkoppelten Gelenken

Zusammenfassung Dieser Beitrag beschreibt die Regelung und Reibungskompensation von Robotern mit elastischen und differentiell getriebenen Gelenken (implementiert am Beispiel des DLR-Medizinroboters). Unter Berücksichtigung der Gelenkverkopplung wird ein MIMO-Zustandsregler (multi-input-multi-output) für die Doppelgelenkstruktur des Medizinroboters eingeführt, der auf der Rückführung der gemessenen Motorpositionen, abtriebsseitigen Drehmomente und deren Ableitungen basiert. Um die Positioniergenauigkeit des Roboters zu verbessern, wird zusätzlich ein Störgrößenbeobachter für die Reibungskompensation entwickelt. Es wird gezeigt, dass der Roboter mit dem MIMO-Zustandsregler und dem Störgrößenbeobachter global asymptotisch stabil ist. Abschließend werden experimentelle Ergebnisse mit dem DLR-Medizinroboter zur Validierung des Ansatzes vorgestellt.