Identifikace setrvačných parametrů tiskového robotu

Bc. Vojtěch Marinič

Master's thesis

Identification of inertial parameters of the printing robot

Abstract:

Automatizace a zvyšování efektivity prostřednictvím robotických systémů se stává klíčovým prvkem napříč různými průmyslovými odvětvími, lékařstvím a stavebnictvím. První část této práce se zaměřuje na tvorbu komplexního modelu planárního robotu, který je využitelný ve 3D tisku. Cílem je představit metodologii tvorby přesných virtuálních modelů robotů, zahrnující analýzu kinematiky a dynamiky prostřednictvím analytických výpočtů. Následně je tento model ověřen pomocí Robotic System Toolboxu implementovaného v prostředí MATLAB Simulink. Prostřední část práce se zabývá identifikací dynamických parametrů robotických systémů. Jsou poskytnuty základní informace pro uskutečnění identifikačního experimentu a jsou představeny tři identifikační metody, které jsou podrobně popsány. Identifikace je provedena s využitím benchmarku BIRDy \cite{Tum-Ics}, který poskytuje kvalitní nástroje pro zjednodušení identifikační procedury. Výsledkem práce jsou dva navržené řídící algoritmy založené na estimovaných koeficientech z identifikační procedury. Tyto metody jsou porovnány a aplikovány na reálný systém, přičemž jsou podpořeny experimenty.

Abstract:

Automation and enhancing efficiency through robotic systems is becoming a pivotal element across various industrial sectors, healthcare, and construction. The first part of this thesis focuses on creating a comprehensive model of a planar robot applicable in 3D printing. The objective is to introduce a methodology for generating precise virtual robot models, involving kinematic and dynamic analysis through analytical calculations. Subsequently, this model is validated using the Robotic System Toolbox implemented in MATLAB Simulink environment. The middle section of the thesis deals with the identification of dynamic parameters of robotic systems. Fundamental information for conducting the identification experiment is provided, and four identification methods are introduced in detail. Identification is performed using the BIRDy benchmark \cite{Tum-Ics}, which provides quality tools to simplify the identification procedure. The result of the work is two proposed control algorithms based on estimated coefficients from the identification procedure. These methods are compared and applied to a real system, supported by experiments.

Keywords

Robotický manipulátor, Planární robot, Kinematika, Dynamika, Identifikace, Řízení, BIRDy, Momentové řízení, Dopředné řízení

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 14. 5. 2024

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Daniel Kajzr

Technical University of Liberec

Faculty of Mechatronics, Informatics and Interdisciplinary Studies

Master programme / field:
Mechatronics / Automatické řízení