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Räder und Gleisketten stellen in der heutigen bodengebundenen, mobilen Robotik den Standard bei den Antriebselementen dar. Dabei ist die optimale Verbindung zwischen Fahrzeug und Umwelt essentiell. Hinsichtlich Lokalisations-mechanismen, der Optimierung des Vortriebs und der Beurteilung der Umgebung gibt es mechanische und steuerungstechnische Ansätze, die diese Schnittstelle in Bezug auf Kraftübertragung und mathematischer Beschreibung verbessern. Jedoch gibt es derzeit keine Ansätze, um die Traktion in unwegsamem Gelände durch zusätzlichen Krafteinsatz zu verbessern. Daher wird hier ein Konzept eines Gleiskettenantriebes vorgeschlagen, mit dem gezielt auf den Kontaktpunkt des Antriebselements und des Untergrundes Einfluss genommen werden kann. Es kann gezeigt werden, dass der Antrieb auf verschiedene Untergründe optimierbar ist. Zudem wird die Adaption und Integration in bestehende Roboterplattformen erörtert. Der Bedarf von drehzahl- und stromgeregelten Antrieben wird ebenfalls dargelegt und eine dem Konzept entsprechende Regelung entworfen. Das Ergebnis zeigt also einen Antrieb, der unter Vorgabe von Geschwindigkeit und Kraft eine optimale Kraftübertragung zu erreichen vermag und damit Vortrieb und Möglichkeit zur Schnittstellenbeschreibung optimiert. Mit diesem System werden mobile Roboter ertüchtigt, sich an verschiedene Oberflächen anzupassen und so speziell in natürlichen Umgebungen Gegebenheiten auszunutzen, die für reguläre Konzepte vielmehr Hindernisse darstellen. Dadurch kann eine bessere Integration des künstlich geschaffenen Systems Roboter in das natürliche Umfeld realisiert werden. Wheels and tracks are standard drive components in today’s ground linked mobile robotics. In this regard, the optimal connection between vehicle and environment is essential. In consideration to localization mechanisms, optimization of propulsion and estimation of surface, there are mechanical and control approaches to improve this interface in terms of force transmission and mathematical description. However, currently no approaches exist for improving traction in rough terrain through additional force. Therefore we propose a novel concept of a track drive, which enables a precise interaction at the contact point between drive part and environment. It can be shown that the system may be optimized for different surfaces. Moreover, the adaption and integration in existing robot platforms is discussed. The demand of a revolution speed and current controlled drive is explained as well. Based on this concept, a suitable control is designed. The result reveals a crawler chassis that can, controlled by setting the parameters for speed and force, achieve an optimal force transmission and therefore improve propulsion and quality of mathematical interface description. With this system, mobile robots obtain the ability to adapt to different surfaces and in particular to take advantage of the special conditions given in a natural environment that are rather obstructive for common robot platforms. Thus, a better integration of the artificial system robot in natural surroundings can be realized.

Angewandte Naturwissenschaften und Wirtschaftsingenieurwesen

Beitrag (Sammelband oder Tagungsband)

M. Ungelehrt, Peter Firsching

Gesten steigern die Effizienz

Automate.Now!, vol. 29. Jahrgang

2014

Angewandte Naturwissenschaften und Wirtschaftsingenieurwesen

Vortrag

M. Ungelehrt, Peter Firsching

Einsatz bildgebender 3D-Sensorik zur Steuerung und Programmierung von Robotersystemen

Internationales Forum Mechatronik, Winterthur, Schweiz

2013