Kabelgedreven

Kabelgedreven verwijst naar systemen waarin actuation wordt overgebracht via een of meerdere kabels die langs een route door geleiders en pulleys lopen. Een actuator, meestal een motor met een trommel of een winch, draait de kabel in of uit, zodat beweging of kracht op een ver ver gelegen deel van het systeem ontstaat. Dit principe wordt toegepast in uiteenlopende technische contexten, waaronder robotica, automatisering en waar behoefte is aan grote bewegingsbereiken met een relatief laag bewegend gewicht.

In kabelgedreven parallelle systemen, zoals kabelgedreven parallelle robots (CDPR), is een beweegbaar platform bevestigd aan meerdere kabels die vastzitten aan eindpunten buiten de structuur. Door de lengtes van de kabels precies te regelen, kan het platform in positie en oriëntatie worden aangestuurd. Een kenmerk van deze benadering is een combinatie van een lichtgewicht, rigide platform met een relatief stijve verbinding langs meerdere kabelpaden, waardoor een grote werkruimte en specifieke stijfheidsrichtingen mogelijk zijn.

Controle en sensing zijn cruciaal bij kabelgedreven systemen. Kabel-elasticiteit, speling en wrijving in geleiders veroorzaken nonlineariteit en hysterese, waardoor geavanceerde model-gebaseerde regelingen en nauwkeurige lengtemetingen (vaak met encoder of lengtesensoren op de trommel) nodig zijn. Daarnaast vereist een betrouwbaar systeem regelmatige spanning- en slijtagecontrole van kabels, evenals onderhoud aan de geleiders en katrollen.

Voordelen van kabelgedreven ontwerpen zijn onder meer een grote bewegingsruimte met weinig bewegende massa in de payload, mogelijke reductie van gewicht in de bewegende sectie en flexibiliteit in het ontwerpen van complexe eindeffectors. Nadelen zijn onder meer spanningsafhankelijke dynamiek, kabelslijtage, slijtagevan en afhankelijkheid van nauwkeurige spanning- en lengtecontrole. Ze vinden toepassing in automatisering met lange reiken, snelle positionering van lichte ladingen, en onderzoeksplatforms voor beeldkoppeling en mens-robotinteractie. De ontwikkeling van CDPRs begon in de late 20e en vroege 21e eeuw en heeft sindsdien aanzienlijke studie ontvangen in zowel academische als industriële contexten.