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Steuerungskonzept: Kombination von Roboter und Laserscanner

Wissenschaftler haben im Forschungsprojekt Larissa neuartige Steuerungskonzepte entwickelt, die die Kombination sowie Koordination von Roboter und mobilem Laserscanner erlauben. An dieser Verbesserung im Bereich der Lasermaterialbearbeitung waren Forscher der Hochschule Aschaffenburg gemeinsam mit den Projektpartnern Reis Robotics und Raylase beteiligt. Dort, wo der Roboterarm an seine bewegungsdynamischen Grenzen stößt, wird nun die hohe Beweglichkeit des Lasers genutzt, erläutert die Hochschule zum Projektabschluss. Auf diese Weise sollen sich bei der Lasermaterialbearbeitung mit Industrierobotern deutlich höhere Geschwindigkeiten und eine verbesserte Genauigkeit erzielen lassen.

Ziel des auf zweieinhalb Jahre angelegten Forschungsprojekts Larissa - Kurzform für: Laser Robotik - Integration von Scan- und Fokussiereinheiten als hochdynamische System Achsen - war die Entwicklung und Erprobung neuartiger Steuerungs- und Regelungskonzepte, welche die Dynamik eines beweglichen Laserscanners (Strahlumlenkeinheit) mit dem großen Arbeitsraum eines Industrieroboters kombinieren. Bei dem entwickelten System wird der Laserstrahl durch eine vom Roboterarm mitgeführte Scannereinheit gezielt so abgelenkt, dass der Roboter nur relativ langsame und glatte Bewegungen ausführen muss, erläutert die Hochschule. Der Laserpunkt folge trotzdem schnell und präzise der vorgegebenen Bearbeitungskontur. So sollen sich bei der Lasermaterialbearbeitung mit Industrierobotern deutlich höhere Geschwindigkeiten erzielen lassen, ohne dass Abstriche bei der Genauigkeit hingenommen werden müssten.

Ein Praxisbeispiel der Forscher: Das Werkstück - ein Teil der Rückenlehne eines Fahrzeugsitzes - wurde zunächst in konventioneller Art bearbeitet. 45 Sekunden braucht der Industrieroboter für das Abfahren der Schweißnaht, wird erläutert. Deutlich schneller geschehe dies unter Einsatz des neuen Steuerungskonzeptes. Dabei werden kleinere Bewegungsabläufe und Richtungsänderungen nicht mehr vom Roboterarm ausgeführt, sondern direkt vom hochdynamischen Laserscanner übernommen, so die Hochschule. Die Bewegungsaufteilung und -koordination zwischen Roboter und Laser übernehmen dabei die im Projekt entwickelten Steuerungsalgorithmen, wird weiter ausgeführt. Die zuvor gezeigte Bearbeitungsaufgabe sei mit dem neu entwickelten Steuerungskonzept nun nach 15 Sekunden abgeschlossen - "und dies sogar mit einer besseren Bearbeitungsgenauigkeit", betont Markus Lotz, M. Eng., der als Wissenschaftlicher Mitarbeiter zum Projektteam der Hochschule gehört.

Das Forschungsprojekt wurde von der Bayerischen Forschungsstiftung mit 450.000 Euro gefördert. Von den Fördermitteln flossen 200.000 Euro an die Hochschule Aschaffenburg, welche die Projektleitung innehatte und die auf einem Patent der Hochschule beruhenden grundlegenden Steuerungsalgorithmen auf einem so genannten Rapid Control Prototyping System implementierte und erprobte, berichtet die Hochschule. Bei Raylase sei der Prototyp eines neuen Scanners für den Einsatz an Robotern entwickelt worden. Reis Robotics spezifizierte die Anforderungen an das zu entwickelnde Gesamtsystem, konzipierte und integrierte eigene Varianten der Steuerungsalgorithmen in die Robotersteuerung und übernahm die anwendungsnahe Erprobung.Und dort sei das Thema mit dem Projektende noch lange nicht zu den Akten gelegt, weiß die Hochschule. Denn Reis Robotics arbeite nun an der serientauglichen Umsetzung des entwickelten Konzeptes in ihrer industriellen Robotersteuerung.
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