Direkte Posesteuerung von Industrierobotern mit ART-Tracking — TU Berlin IWF
Geschlossene Regelung eines FANUC-Roboters mit ARTTRACK5 / AT7-80 und DTRACK: Positions- und Orientierungsfehler um rund 90 % reduziert — Kooperation TU Berlin IWF und ART.
Optisches Tracking für präzise Industrierobotik
Industrieroboter sind schnell und flexibel — ihre absolute Posegenauigkeit reicht für viele Bearbeitungsaufgaben (Fräsen, Additive Fertigung, Umformen) aber oft nicht aus. In einem Gemeinschaftsprojekt mit ART hat das Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb (IWF) der Technischen Universität Berlin eine geschlossene Posesteuerung (Direct Pose Control) realisiert: Messdaten eines ART-Tracking-Systems korrigieren die Roboterpose in Echtzeit.
Ergebnis: Positions- und Orientierungsfehler konnten im statischen Fall um über 90 %, im dynamischen Fall um rund 90 % reduziert werden — auch unter äußerer Belastung am Endeffektor.
Das Projekt zeigt, wie optisches 6DOF-Motion-Tracking in der Human-Robot Interaction und in der industriellen Fertigung die Lücke zwischen programmierter und realer Pose schließt. Siehe auch unsere Lösungen unter Robotik & Human-Robot Interaction.
Setup: FANUC-Roboter und ART-Kameras
Industrieroboter: FANUC M-900iB/700
- Traglast 700 kg
- Reichweite bis ca. 2,8 m
- Option Dynamic Path Modification (DPM) am Controller R-30iB
ART-Tracking:
- Vier Kameras ARTTRACK5 bzw. AT7-80 mit DTRACK
- Dreiseitiges Target aus flachen und kugelförmigen passiven Markern, montiert am Aktor des Roboters
Die redundante Kameraanordnung liefert stabile 6DOF-Daten der Endeffektor-Pose — Grundlage für die Echtzeitkorrektur.
Systemarchitektur FaRoC
Die Anbindung an den FANUC-Controller erfolgt über die Python-/Karel-Bibliothek FaRoC (Fanuc Robot Control — eine Entwicklung des IWF der Technischen Universität Berlin) mit TCP/IP und UDP/IP. Im Vergleich zu ASCII-Schnittstellen nutzt FaRoC ein binäres Datenformat:
- kürzere Kommunikationszyklen
- größere nutzbare Datenströme
- keine Rundungsfehler durch Textkodierung
FaRoC ermöglicht Trajektorienkorrekturen mit einer Zykluszeit von ca. 8,5 ms. Der Posefehler (Sollpose minus gemessene Pose) ist Eingang für Offset-Werte, die über die DPM-Schnittstelle an den Controller gehen.
Experimentelle Ergebnisse
| Fall | Positionsfehler | Orientierungsfehler | Belastung |
|---|---|---|---|
| Statisch | −98 % | −93 % | bis 1500 N |
| Dynamisch (50 mm/s) | −92 % | −87 % | bis 2300 N |
Die Reduktion gilt gegenüber dem Betrieb ohne Direct Pose Control. Auch unter signifikanter äußerer Kraft am Endeffektor blieb die Korrektur wirksam.
Publikation
Eckart Uhlmann, Mitchel Polte, Julian Blumberg und Oliver Sobiak:
Real-time direct pose control of industrial robots with proprietary robot controller based on a redundant camera tracking system
18th CIRP Conference on Intelligent Computation in Manufacturing Engineering, 2024, Neapel
DOI: 10.1016/j.procir.2026.01.049
Nächste Schritte
- Robotik-Lösungen: Robotik & Human-Robot Interaction
- Kameras: Kameravergleich — u. a. AT7-Serie
- Software: DTRACK4 Features
- Setup planen: Tracking-Konfigurator (Profil Robotik) oder Termin buchen