Definition und Zweck:
Impedanzregelung ist eine fortgeschrittene Steuerungsstrategie in der Robotik, die es einem Roboter ermöglicht, die dynamische Beziehung zwischen seiner Position und der auf ihn wirkenden Kraft zu regulieren. Das Ziel ist es, den Roboter so zu steuern, dass er sich wie ein System mit einer bestimmten virtuellen Masse, Dämpfung und Federsteifigkeit verhält, wenn er mit der Umgebung interagiert.
Diese Art der Regelung ist besonders wichtig für Anwendungen, bei denen der Roboter mit seiner Umgebung oder mit Menschen kontaktbasiert interagieren muss. Im Gegensatz zur reinen Positionsregelung, die versucht, eine vorgegebene Bahn strikt einzuhalten, erlaubt die Impedanzregelung ein „Nachgeben“ des Roboters gegenüber externen Kräften.
Relevanz für Kollaborative Roboter (Cobots):
Die Impedanzregelung ist eine Schlüsseltechnologie für kollaborative Roboter (Cobots), da sie eine sichere Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) ermöglicht:
- Kraftbegrenzung bei Kollisionen: Wenn der Roboter mit einem Menschen kollidiert, kann die Impedanzregelung sicherstellen, dass die dabei entstehenden Kräfte auf ein unbedenkliches Niveau begrenzt werden, um Verletzungen zu vermeiden.
- Flexible Interaktion: Ermöglicht dem Menschen, den Roboter intuitiv zu führen (Handführung) oder Werkstücke gemeinsam mit dem Roboter zu bearbeiten, da der Roboter auf die externen Kräfte des Menschen reagiert.
- Anpassung an Unsicherheiten: Der Roboter kann auf unerwartete Kontakte oder Variationen in der Umgebung flexibel reagieren, ohne sofort in einen Fehlerzustand zu gehen.
- Komplexe Montageaufgaben: Für das Fügen von Bauteilen, bei dem ein gewisses Nachgeben oder Anpassen an Toleranzen erforderlich ist.
Funktionsweise:
Die Impedanzregelung arbeitet mit einem inneren Positionsregelkreis und einem äußeren Kraftregelkreis. Sie berechnet, welche Kraft notwendig ist, um eine gewünschte Bewegung (Impedanz) zu erreichen, und beeinflusst die Position basierend auf gemessenen Kräften und Momenten (oft über Kraft-Momenten-Sensoren in den Robotergelenken).
→ Siehe auch: Kollaborativer Roboter (Cobot), Robotik, Sicherheitsfunktionen, Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK), Kraft-Momenten-Sensor
