Integration of the KUKA Light Weight Robot in a mobile manipulator
Author
Pedersen, Mikkel Rath
Term
4. term
Education
Publication year
2011
Submitted on
2011-05-31
Pages
90
Abstract
This thesis examines how the KUKA Light Weight Robot (LWR) can be integrated into Aalborg University’s mobile manipulator Little Helper to create the redesigned Little Helper Plus (LHP). The work begins with an analysis of the current platform to improve hardware flexibility, followed by an inside-out CAD design of LHP. Because the LWR’s controller is substantially larger, the pneumatic system is removed, and an electrically actuated, commercially based tool changer is developed to retain fast tool exchange. As the new platform was not built by the project’s end, the LWR is temporarily mounted to demonstrate added capabilities. Practical studies compare hand-guided programming with jog-key operation (hand-guiding is slower and less precise), evaluate workstation calibration using the LWR’s joint torque sensors (achieving repeatable accuracy suitable for parts handling and vision inspection), and address a peg-in-hole task using both position control and Cartesian impedance control (impedance control tolerates greater pose errors and eases insertion). The KUKA Fast Research Interface (FRI) is implemented and demonstrated for real-time control over UDP, including a console application for torque logging and a GUI that showcases full FRI functionality and remote jogging. Attempts to estimate mass and center of mass using torque sensors show insufficient precision for accurate measurements, though coarse detection (e.g., presence of parts in a box) is feasible. Overall, the LWR significantly enhances LHP’s functionality—especially via real-time control and built-in compliance—and opens several avenues for future work.
Denne afhandling undersøger, hvordan KUKA Light Weight Robot (LWR) kan integreres i Aalborg Universitets mobile manipulator Little Helper og dermed danne den redesignet platform Little Helper Plus (LHP). Arbejdet omfatter en analyse af den eksisterende konfiguration for at øge fleksibiliteten på hardwaresiden, efterfulgt af et “inside-out” CAD-design af LHP. Da LWR’s større controller optager væsentlig plads, fjernes det pneumatiske system, og en elektrisk aktueret værktøjsskifter baseret på en kommerciel enhed udvikles for at bevare hurtig værktøjsudskiftning. Selve opbygningen af LHP er ikke gennemført ved projektafslutning, så LWR monteres midlertidigt for at demonstrere tilføjet funktionalitet. Der gennemføres praktiske undersøgelser af programmering ved håndføring kontra jog-taster (håndføring viser sig langsommere og mindre præcis), kalibrering af arbejdsstation via LWR’s drejningsmomentsensorer (opnår gentagelsestabilitet egnet til håndtering og vision-inspektion), og peg-in-hole-opgaven med henholdsvis positionskontrol og kartesisk impedanskontrol (impedanskontrol tolererer større positions- og vinkelafvigelser og letter indsættelsen). Desuden udvikles og demonstreres KUKAs Fast Research Interface (FRI) til realtidsstyring over UDP, inkl. en konsolapplikation til momentlogging og en GUI til at udnytte hele FRI-funktionaliteten og fjernjogging. Forsøg på at estimere masse og tyngdepunkt via momentsensorerne viser utilstrækkelig nøjagtighed til præcise målinger, men anvendelighed til grove detektioner (fx om en kasse indeholder emner). Samlet set øger LWR markant LHP’s muligheder, især gennem realtidskontrol (FRI) og indbygget eftergivelighed, og peger på flere perspektiver for videre arbejde.
[This apstract has been generated with the help of AI directly from the project full text]