Der LBR I war der erste Leichtbauroboter des Instituts für Robotik und Mechatronik. Durch sein geringes Gewicht und die in den Gelenken integrierten Drehmomentsensoren konnten mit diesem Roboter die zukünftigen Anwendungsmöglichkeiten von Cobots im Bereich der Montage und der Menschen-Roboter-Kollaboration untersucht werden.
Der LBR I wurde 1995 fertig gestellt.
Technische Daten
Systembeschreibung
Am Institut für Robotik und Mechatronik wurde für das Weltraumroboter-Experiment ROTEX der D2-Mission (STS-55 vom 26.04. bis zum 06.05.1993) in Kooperation mit Dornier das erste im Weltraum eingesetzte telemanipulierte Robotersystem entwickelt (1986–1993). Es demonstrierte in beeindruckender Weise, dass die Steuerung eines Weltraumroboters von der Erde aus möglich war. Die auftretenden Umlaufverzögerungen von bis zu sieben Sekunden wurden mittels On-Board-Autonomie kompensiert. Diese Autonomie wurde mit Hilfe des multisensoriellen ROTEX-Greifers erzielt. Der bei der Mission verwendete Roboterarm war nicht in der Lage, auf der Erde sein eigenes Gewicht zu tragen.
Für das Training der Astronauten wurde aber ein leichter und flexibler Roboter benötigt: Die Idee für den ersten Leichtbauroboter (LBR I) war geboren. In der ersten Bauweise verfügte der Arm über 6 Gelenke und war dem Flugmodell des Roboters im Experiment ROTEX ähnlich. Später wurde ein siebtes Rotations-Gelenk zwischen Achse 2 und 3 eingefügt und der Roboter dadurch mit einem redundanten Freiheitsgrad versehen. Die Kinematik des Roboters ähnelte der des menschlichen Arms, jedes Gelenk war mit einem Drehmomentsensor ausgestattet, die gesamte Elektronik wurde in den Roboterarm integriert und wo immer möglich wurde das Gewicht reduziert.
Der LBR I besaß bereits viele Merkmale der späteren DLR Leichtbauroboter, die mit dem LBR I zum ersten Mal in einem Roboterarm vereint wurden:
Während alle Verfahren weiterverfolgt wurden und heute in unterschiedlicher Realisierung in vielen industriellen Robotern und Cobots zum Standard gehören, war die reale Güte der Bewegung ziemlich limitiert. Aufgrund stark schwankender Reibung in den Getrieben neigte der Roboter zu deutlich sichtbaren Schwingungen und auch die Laufgeräusche waren ziemlich unangenehm. Insbesondere deshalb konnten höhere Dynamiken im Gesamtsystem, wie sie zum Beispiel bei kartesischer Kraftregelung im Kontaktfall auftreten, nur angenähert und langsam dargestellt werden. Dennoch war bereits mit diesem System erkennbar, wie extrem schnelle Gelenkregelung in Verbindung mit hochauflösender Sensorik und schneller Systemkommunikation zukünftige Einsatzfälle im Bereich der Montage und der Mensch-Roboter-Kollaboration ermöglichen würden. Auch der Vorteil der kinematischen Redundanz mit deutlich harmonischeren und effizienteren Bewegungsmustern war zum ersten Mal sichtbar.
Veröffentlichungen