Cablerobot

Kabelroboter (Cable-driven parallel robots, CDPR) sind eine Art von parallelen Robotern bei denen flexible Kabel als Aktuatoren dienen. Durch das synchronisierte Aufrollen der Kabel auf mehreren Winden kann der End-Effektor präzise und mit hoher Wiederholgenauigkeit gesteuert werden. Die einfache Bauweise sorgt dafür, dass Kabelroboter relativ billig in der Herstellung sind und ermöglicht ein gutes Verhältnis zwischen Eigengewicht und Nutzlast. Die geringe Massenträgheit erlaubt hohe Beschleunigungen und Geschwindigkeiten von mehreren Metern pro Sekunde. Zudem lassen sich diese Systeme einfach skalieren: Es gibt Ausführungen die einen Bauraum von unter einem Kubikmeter einnehmen und solche, die mehrere hundert Meter überspannen.

Der Hauptunterschied zu klassischen parallelen Robotern ist dabei, dass die Kabel stets unter Spannung stehen müssen. Dies muss durch komplexere Reglerarchitekturen bewerkstelligt werden und führt zu Einschränkung des Bauraumes je nach Lage der Aufhängpunkte. Infolgedessen spielt insbesondere die Redundanz (Differenz aus Anzahl der Kabel und Freiheitsgraden) eines solchen Roboters eine wichtige Rolle.

Die Anwendungsmöglichkeiten sind vielfältig: Klassische Anwendungszenarien sind etwa Ausrichtung von Teleskopen, Kameraführung in Sportstadien oder Baustellenkräne für Fassadenelement, jedoch auch Kabelroboter als Bewegungssimulatoren oder als haptische Kontrolle sind verbreitet.

 

Für das Anwendungszentrum ARENA wurde ein Kabelroboter im Kleinformat namens Rocbot (Ros Cable roBOT) entwickelt, um die Vorteile paralleler Kabelroboter auf engstem Raum aufzuzeigen. Es können verschiedene planare sowie dreidimensionale Architekturen realisiert werden. Zur Steuerung kann wahlweise TwinCAT3 in Kombination mit Matlab oder das Robot Operating System (ROS) mit einem proprietären EtherCAT Manager eingesetzt werden. Zurzeit wird der Roboter dahingehend weiterentwickelt, dass er Pick-And-Place-Aufgaben bewältigen kann und mit anderen robotischen Systemen interagieren kann.