Abstract:

Das experimentelle vierbeinige Schreitfahrzeug ALDURO verfügt über ein Rechnernetz zur Erfassung relevanter Zustandsgrößen und zur Steuerung und Regelung aller Antriebe. Mit Hilfe dieses Rechnernetzes soll der ALDURO in der Lage sein, auch in unwegsamem Gelände eine schnelle und sichere Fortbewegung zu ermöglichen. Zur Gewährleistung eines optimalen Zusammenspiels der mechanischen und hydraulischen Komponenten, des Feldbussystems und eines Reglers ist ein mechatronisches Gesamtmodell des ALDUROs erstellt worden. Das System beinhaltet ein detailliertes Modell der mechanischen und hydraulischen Subsysteme, sowie eine einfache Regelungsstruktur und eine einfache Repräsentation des Feldbussystems. Dazu wurde das hydraulische System mit dem kommerziellen Hydrauliksimulations-Paket DSHplus modelliert, alle übrigen Subsysteme in der C++-Simulationsumgebung MOBILE. Mit Hilfe des erstellten Simulationsmodells werden die Echtzeitfähigkeit des Feldbussystems und des nichtlinearen Reglers überprüft. Durch die vollständige Modellierung des hydraulischen Subsystems wird es nach einer Validierung sämtlicher Komponenten möglich sein, die Taktzeiten optimal auf die kritischen Frequenzen des hydraulischen Systems und des Feldbusses abzustimmen. Die Integration des Feldbusses in das Echtzeitsystem wird näher erläutert. Teile des Simulationsmodells wurden an einem Prüfstand zur Fußpunktregelung eingesetzt. Der Prüfstand besteht aus einem hydraulisch gesteuerten Bein des ALDURO, incl. der kompletten Feldbuselektronik für das Gesamtsystem. Zum Nachweis der fehlerfreien Schreitbewegung wurde die 'Hardware-in-the-Loop'-Simulation eingesetzt. Die komplette Feldbusperipherie läßt sich durch ein zweites Rechnersystem ersetzen, welches direkt an den Feldbus gekoppelt werden kann. Dieses zweite Rechnersystem bildet das kinematische und dynamische Verhalten des ALDURO nach. Dazu werden über das Feldbussystem die entsprechenden Sensorwerte vorgetäuscht und die resultierenden Reaktionen der Regelung anhand der Ausgabewerte bewertet. Somit läßt sich zum Beispiel das Wegrutschen des Untergrundes oder der Ausfall von Systemkomponenten gefahrlos und reproduzierbar simulieren. Die Ankopplung an die reale Prozeßhardware erfolgt dabei einfach über ein Lichtwellenleitersystem.