Title: Robotic rope winding
Other Titles: Robotisches Wickeln eines Seils
Language: English
Authors: Haddadi, Ali 
Qualification level: Diploma
Advisor: Kugi, Andreas 
Assisting Advisor: Schwegel, Michael 
Issue Date: 2018
Citation: 
Haddadi, A. (2018). Robotic rope winding [Diploma Thesis, Technische Universität Wien]. reposiTUm. https://doi.org/10.34726/hss.2018.53066
Number of Pages: 62
Qualification level: Diploma
Abstract: 
In dieser Arbeit wird ein Industrieroboter eingesetzt, um ein Seil um Objekte, wie z. B. Stangen, zu wickeln. Dabei soll zusätzlich die Seilspannung während des Wickelvorganges geregelt werden. Für eine modellbasierte Regelung wird zunächst das dynamische Modell des Roboters hergeleitet. Der gewünschte Pfad zum Wickeln des Seils um die Stangen wird durch einen Teach-In-Vorgang vorgegeben. Unter Verwendung eines Pfadfolgereglers, der auf der transversalen Eingangs-Zustandslinearisierung basiert, wird erreicht, dass der Roboter-Endeffektor dem vorgegebenen Pfad folgt. Der Endeffektor besteht aus einer Seilspule und einem Motor, der zur Regelung der Seilspannung verwendet wird. Eine geeignete Orientierung des Endeffektors während des Wickelvorganges wird aus dem vorgegebenen Pfad abgeleitet, d. h. es wird lediglich ein Teach-In der Position benötigt. Es werden der Frenet-Serret-Rahmen und der Paralleltransport-Rahmen eingesetzt und daraus Endeffektor-Orientierungen abgeleitet, die an die Aufgabe des Seilwickelns angepasst sind. Die präsentierte Methode wird sowohl in Simulationen als auch im Rahmen von Experimenten untersucht. Die Ergebnisse zeigen die Anwendbarkeit dieser Methode zum Wickeln eines Seils durch einen Roboter, ohne dass a priori Informationen über die benötigte Endeffektor-Orientierung vorhanden sind.

The goal of this thesis is to use an industrial robot for winding a rope around objects, such as rods. In addition, the rope tension is to be controlled during this winding process. For a model-based control approach, the dynamic model of the robot is derived. The desired path for winding around the rods is specified using a teach-in procedure. A path following controller based on transverse feedback linearization is employed to make the end-effector of the robot follow the desired path. The end-effector consists of a rope spool and a motor, which is used to control the tension of the rope. The required end-effector orientation during the winding process is derived from the path, i. e. only a position teach-in is required. Using the Frenet-Serret frame and the parallel transport frame, end-effector orientations are derived that are adapted to the rope winding application. The proposed method is examined in both simulations and experiments. The results validate the feasibility of the method for winding a rope using a robot without a priori information on the required end-effector orientation.
Keywords: Robotik; Pfadfolgeregelung; Kollaborativer Roboter
Robotics; Path Following Control; Collaborative Robot
URI: https://doi.org/10.34726/hss.2018.53066
http://hdl.handle.net/20.500.12708/7297
DOI: 10.34726/hss.2018.53066
Library ID: AC15205679
Organisation: E376 - Institut für Automatisierungs- und Regelungstechnik 
Publication Type: Thesis
Hochschulschrift
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