Durchschlagende Mechanismen für Parallelroboter

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Die vorliegende Arbeit behandelt die Beseitigung eines wesentlichen Nachteils von Parallelrobotern im Vergleich zu seriellen Robotern, nämlich das ungünstigere Verhältnis von Arbeitsraum zu Bauraum. Singularitäten vom Typ 2, in denen der Roboter nicht steuerbar ist, tragen zu diesem Nachteil bei. In solchen Lagen können über die Antriebe eingeleitete Kräfte die Struktur schädigen, während Kräfte am Endeffektor zu einem Verlust der Positionsinformation führen können. Bisher werden solche Lagen durch die Konstruktion des Roboters und die Programmierung der Steuerung vermieden. Da Parallelroboter jedoch oft sicher auf beiden Seiten solcher Singularitäten positioniert werden können, könnte ein Durchfahren dieser Lagen den nutzbaren Arbeitsraum erheblich erweitern. Dieser Ansatz, bekannt aus der Getriebelehre, wird in dieser Arbeit umgesetzt. Um festzustellen, wann ein Durchschlagen zur Vergrößerung des Arbeitsraums möglich ist, werden die verschiedenen Arbeitsräume eines Parallelroboters systematisiert und durch gemeinsame Singularitäten verknüpft. Zudem werden Strategien entwickelt, um Singularitäten ohne strukturelle Schäden oder Verlust der Endeffektorposition zu umgehen. Zur Verifikation wird ein ebener Parallelroboter als Funktionsmuster erstellt. Die erstmalige Umsetzung der Arbeitsraumvergrößerung durch kontrolliertes Durchschlagen demonstriert die Leistungsverbesserung von Parallelrobotern durch die entwickelten Konzepte.