Automatische Konstruktion von Schienengeometrien für die gelenkfreie, kurvenförmige Bewegung robotischer Systeme

Die Erweiterung des Arbeitsraums von Roboterarmen gestaltet sich in unstrukturierten Umgebungen aufgrund der geometrischen Starrheit linearer Achssysteme sowie der hohen mechanischen Komplexität mobiler Plattformen bislang als schwierig. Diese Arbeit stellt einen neuartigen Ansatz für ein modulares, kurvengängiges Schienensystem vor, das sich einfach an individuelle Anwendungsbedingungen anpassen lässt: Anstelle eines mechanisch komplexen Laufwagens wird die Schienengeometrie algorithmisch so ausgelegt, dass ein starrer, gelenkfreier Laufwagen auch durch gekrümmte Strecken verklemmungsfrei geführt werden kann. Das System basiert auf einem modularen Fertigungskonzept, bei dem additiv gefertigte Kurvensegmente mit Standard-Aluminiumprofilen kombiniert werden. Ein entwickelter Algorithmus generiert vollautomatisch die erforderliche Spurweitenanpassung sowie die Verzahnungsgeometrie des Antriebs und zerlegt die Kurvensegmente in additiv herstellbare Einzelelemente. Die experimentelle Validierung bestätigt eine gleichmäßige, blockadenfreie Fahrt über verschiedene Kurvenradien und demonstriert das Potenzial des Systems für kosteneffiziente Anwendungen in der Servicerobotik.