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Auswahl und Entwurf eines Positionsreglers unter Berücksichtigung nichtlinearer Effekte für einen parallelkinematischen Mechanismus

Hirsch, Markus :
Auswahl und Entwurf eines Positionsreglers unter Berücksichtigung nichtlinearer Effekte für einen parallelkinematischen Mechanismus.
TU Darmstadt Institut EMK FG M+EMS
[Diplom- oder Magisterarbeit], (2013)

Kurzbeschreibung (Abstract)

Im Rahmen des DFG-geförderten Projekts FLEXMIN wird ein Teleoperationssystem für die Minimalinvasive Chirurgie entwickelt. Diese umfasst eine Bedienkonsole mit haptischem Nutzerinterface und ein am Patienten befindliches Robotersystem. Diese besteht aus einem Schaft, an dessen Ende sich zwei Manipulatoren in Form parallelkinematischer Mechanismen befinden. An der Spitze der Manipulatoren ist je ein Endeffektor montiert, dessen Positionierung präzise den Vorgaben des Chirurgen folgen soll. Basis der Arbeit ist ein in Simmechanics erstelltes kinematisches Modell eines Manipulators, das in seiner Struktur einem Tripod entspricht. Bisher wird in diesem Modell das Verhalten der Antriebe, welche eine translatorische Bewegung erzeugen sollen, nicht berücksichtigt. Im Rahmen der Arbeit sollen zunächst Modelle für verschiedene Linearantriebe, wie z.B. einen Spindelantrieb oder einen elektrodynamischen Lineardirektantrieb, erstellt werden. Innerhalb der Modelle sind besonders nichtlineare Effekte, die sich infolge von Umkehrspiel oder Reibung ergeben, zu berücksichtigen. Neben der Modellbildung sind geeignete Reglerstrukturen für den Aufbau einer Positionsregelung zu identifizieren und hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit und der benötigten Rechenleistung zu bewerten. Nach der Auswahl einer Reglerstruktur soll diese in Matlab/Simulink abgebildet und die Regelparameter im Detail festgelegt und optimiert werden. Der Reglerentwurf soll für jedes der zuvor erstellten Antriebsmodelle erfolgen, so dass am Ende eine Aussage darüber erfolgen kann, wie gut die Antriebskonzepte für die Automatisierung der Parallelkinematik geeignet sind. Abschließend erfolgt die Portierung des Reglers auf ein echtzeitfähiges xPC-Target-System und die Erprobung anhand eines einachsigen experimentellen Aufbaus.

Typ des Eintrags: Diplom- oder Magisterarbeit
Erschienen: 2013
Autor(en): Hirsch, Markus
Titel: Auswahl und Entwurf eines Positionsreglers unter Berücksichtigung nichtlinearer Effekte für einen parallelkinematischen Mechanismus
Sprache: Deutsch
Kurzbeschreibung (Abstract):

Im Rahmen des DFG-geförderten Projekts FLEXMIN wird ein Teleoperationssystem für die Minimalinvasive Chirurgie entwickelt. Diese umfasst eine Bedienkonsole mit haptischem Nutzerinterface und ein am Patienten befindliches Robotersystem. Diese besteht aus einem Schaft, an dessen Ende sich zwei Manipulatoren in Form parallelkinematischer Mechanismen befinden. An der Spitze der Manipulatoren ist je ein Endeffektor montiert, dessen Positionierung präzise den Vorgaben des Chirurgen folgen soll. Basis der Arbeit ist ein in Simmechanics erstelltes kinematisches Modell eines Manipulators, das in seiner Struktur einem Tripod entspricht. Bisher wird in diesem Modell das Verhalten der Antriebe, welche eine translatorische Bewegung erzeugen sollen, nicht berücksichtigt. Im Rahmen der Arbeit sollen zunächst Modelle für verschiedene Linearantriebe, wie z.B. einen Spindelantrieb oder einen elektrodynamischen Lineardirektantrieb, erstellt werden. Innerhalb der Modelle sind besonders nichtlineare Effekte, die sich infolge von Umkehrspiel oder Reibung ergeben, zu berücksichtigen. Neben der Modellbildung sind geeignete Reglerstrukturen für den Aufbau einer Positionsregelung zu identifizieren und hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit und der benötigten Rechenleistung zu bewerten. Nach der Auswahl einer Reglerstruktur soll diese in Matlab/Simulink abgebildet und die Regelparameter im Detail festgelegt und optimiert werden. Der Reglerentwurf soll für jedes der zuvor erstellten Antriebsmodelle erfolgen, so dass am Ende eine Aussage darüber erfolgen kann, wie gut die Antriebskonzepte für die Automatisierung der Parallelkinematik geeignet sind. Abschließend erfolgt die Portierung des Reglers auf ein echtzeitfähiges xPC-Target-System und die Erprobung anhand eines einachsigen experimentellen Aufbaus.

Freie Schlagworte: Mikro- und Feinwerktechnik Elektromechanische Konstruktionen
Fachbereich(e)/-gebiet(e): Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik
Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Elektromechanische Konstruktionen
Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Elektromechanische Konstruktionen > Mikrotechnik und Elektromechanische Systeme
Hinterlegungsdatum: 11 Sep 2013 11:59
Zusätzliche Informationen:

EMK-spezifische Daten: Lagerort Archiv EMK, Kontakt über Sekretariate. Bibliotheks-Siegel: 17/24 EMKB 1818

Bibliotheks-Siegel: 17/24 EMKD 1815

Diplomarbeit

Art der Arbeit: Diplom- Studien-, Bachelor- oder Masterarbeit

Beginn Datum: 14-11-2012

Ende Datum: 13-05-2013

ID-Nummer: 17/24 EMKD 1815
Gutachter / Prüfer: Schlaak, Prof. Helmut F.
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