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unilogo Universität Stuttgart
Institut für Technische und Numerische Mechanik

Energieverbrauch aktiv geregelter mechanischer Systeme

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Beschreibung

Viele mechanische Systeme, wie zum Beispiel Industrieroboter, sind durch eine hochgradig nichtlineare Dynamik gekennzeichnet. Solche Systeme werden deshalb häufig mit Hilfe ihrer inversen Dynamik geregelt. Es zeigt sich jedoch, da hierbei ein hoher Energieverbrauch auftreten kann. Dadurch werden in autonomen Robotern sehr groe und schwere Einrichtungen zur Energieversorung notwendig, die wiederum den Energieverbrauch steigern.

Durch Verwendung lokaler Energiespeicher kann der Energieverbrauch der Aktoren gesenkt werden. Für einfache Systeme kann dabei problemlos mehr als 50% an Energie eingespart werden. Hierfür sollen Methoden entwickelt werden, mit denen die Entwurfsparameter eines Systems, zum Beispiel die Federsteifigkeiten, ausgelegt werden können. Eine Möglichkeit besteht darin, die Eigenbewegung eines Systems auf einen Grenzzykel hin zu führen, der in der Nähe der gewünschten Trajektorie liegt. Dadurch ist nur noch eine schwache Fehlerreglung nötig. Weiterhin kann mit Hilfe der inversen Dynamik eine optimale Kraft-Weg-Kurve für die Aktoren des Systems gefunden werden. Durch Kurvenanpassung kann nun eine den Aktor unterstützende Feder ausgelegt werden.

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