Mechatronik von David

Mechanik

Anthropomorpher Leichtbau-Roboter

Übersicht

  • Variable passive Flexibilität in jedem Gelenk
  • Menschenähnliche Stärke
  • Menschenähnlicher Bewegungsbereich
  • Robust gegenüber Kollisionen
  • Speicher für potentielle Energie in jedem Gelenk
  • Drei verschiedene Konzepte von variablen Steifigkeitsaktoren (VSA)
  • KEINE Drehmomentsensoren
  • Vollständig integrierte Elektronik
  • Modulares Design

Variable Steifigkeitsaktoren (VSA)

Das Hand Arm System ist mit drei verschiedenen Typen von variablen Steifigkeitsaktoren ausgestattet:

  • Antagonismus (20 DoF Hand):

    • Zwei gleiche Motoren verstellen die Steifigkeit und ändern die Position
    • Progressiver Federmechanismus in den Seilzügen
FAS_de
FAS_de

  • BAVS - Bidirektionaler Antagonismus (2 DoF Handgelek,1 DoF Unterarmrotation):

    • Zwei gleiche Motoren verstellen die Steifigkeit und ändern die Position
    • Asymmetrische Kurvenscheibenform
    • Redundanter Gelenksantrieb

  • FSJ - Floating Spring Joint (4 DoF Schulter- und Oberarmgelenke):

    • Ein großer Motor für die Gelenksposition
    • Ein kleiner Motor für Änderung der Steifigkeit
    • Eine einzelne Feder

Elektronik

Die gesamte Elektronik zeichnet sich insbesondere durch eine hohe Integrations- und Leistungsdichte aus.

Im Unterarm enthaltene Komponenten

  • 42 intelligente Motormodule mit integrierten Leistungsumrichtern mit einer Spitzenleistung von bis zu 180 W
  • FPGA-basierte Regelung
  • 12 V und 5 V Spannungsversorgung und -verteilung
  • Sensoren zur Messung der Federauslenkung

In Oberarm und Schulter enthaltene Komponenten

  • Acht Motoren mit einer Spitzenleistung von bis zu 1 kW
  • Modulare Leistungsumrichter
  • Sensoren zur Messung der Federauslenkung
  • FPGA-basierte Regelung

Maßgeschneidertes Netzteil (IGOR)

  • Fünf unabhängige 24 und 48 V Ausgänge mit Sanftanlauf und flinker elektronischer Sicherung für die Komplettversorgung eines Arms
  • 4 kW Spitzenleitung als Quelle und Senke
  • Energiespeicherung in Superkondensatoren erlaubt den Betrieb an normaler Steckdose
  • Steuerbar über Touchscreen oder RS232/USB

Ausgewählte Veröffentlichungen

Friedl, W., Chalon, M., Reinecke, J. and Grebenstein, M., FAS A flexible antagonistic spring element for a high performance over, Intelligent Robots and Systems (IROS), 2011 IEEE/RSJ International Conference on, 2011, pp. 1366-1372. [elib]

Friedl, W., Hoppner, H., Petit, F. and Hirzinger, G., Wrist and forearm rotation of the DLR Hand Arm System: Mechanical design, shape analysis and experimental validation, Intelligent Robots and Systems (IROS), 2011 IEEE/RSJ International Conference on, IEEE/RSJ, 2011, pp. 1836-1842. [elib]

Wolf, S., Eiberger, O. and Hirzinger, G., The DLR FSJ: Energy based design of variable stiffness joints, Robotics and Automation (ICRA), 2011 IEEE International Conference on, IEEE, 2011, pp. 5082 - 5089. [elib]

Wolf, S. & Hirzinger, G., A New Variable Stiffness Design: Matching Requirements of the Next Robot Generation, Robotics and Automation (ICRA), IEEE International Conference on, 2008, 1741-1746. [elib]

Grebenstein, M. & van der Smagt, P., Antagonism for a highly anthropomorphic hand-arm system, Advanced Robotics, 2008, 22, 39-55. [elib]