Erweiterung eines dynamischen Reibungsmodells mit nichtlinearer viskoser und thermischer Abhängigkeit für einen Motor und ein harmonisches Getriebe

Bei der robotischen Aktuierung hilft ein gut identifiziertes und modelliertes Reibungsverhalten der Aktuator-Komponenten, die Reibungskompensation, die Schätzung des Ausgangsmoments und die dynamischen Simulationen erheblich zu verbessern. Die Reibung von zwei Komponenten, d.h. einem bürstenlosen Gleichstrommotor und einem harmonischen Antrieb (HD), wird untersucht, um ein genaues dynamisches Modell des Hauptaktors der Arme des humanoiden David, nämlich des DLR Floating Spring Joint (FSJ), zu erstellen. Ein spezielles Testbett wird gebaut, um die Eingangs- und Ausgangsmomente, Temperaturen, Positionen und Elastizitäten der untersuchten Komponenten bei einer kontrollierten Umgebungstemperatur präzise zu identifizieren. Umfassende Testserien werden im gesamten Geschwindigkeitsbetriebsbereich in einem Temperaturintervall von 24 bis 50 °C durchgeführt. Die nichtlinearen Einflüsse von Geschwindigkeit und Temperatur werden als dominante Effekte identifiziert. Es wird vorgeschlagen, wie diese nichtlinearen Geschwindigkeits- und Temperaturabhängigkeiten in ein statisches und ein dynamisches Reibungsmodell, z.B. LuGre, einbezogen werden können. Dynamische Modelle des Motors und des HD werden mit der vorgeschlagenen Methode erstellt und experimentell bewertet. Die neuen Modelle werden mit Reibungsmodellen mit linearen Abhängigkeiten verglichen und zeigen eine signifikante Verbesserung der Übereinstimmung mit der Realität.