Industrieroboter

Stichpunkte

Allgemein
	"Verbergen") 1 Allgemein 2 Anwendungsgebiete 3 Programmierung 4 Offline-Programmierung 5 Koordinatensysteme 6 Hersteller 7 Forschungsinstitute [Bearbeiten]
	Inhaltsverzeichnis showTocToggle("Anzeigen"
Allgemein
	Ein Industrieroboter ist eine universelle
	programmierbare Bearbeitungsmaschine
	Diese ist für den Einsatz im industriellen Umfeld konzipiert (z.B
	Automobilfertigung)
	Sie besteht im Allgemeinen aus dem Manipulator und der Steuerung
	Einmal programmiert ist diese Maschine in der Lage
	einen Arbeitsablauf autonom durchzuführen
	die miteinander durch Dreh- oder Schubgelenke verbunden sind
	Ein Industrieroboter ist ein multifunktionaler Handhabungsautomat
	der aus einer Reihe von starren Gliedern besteht
	während das andere Ende frei beweglich ist und mit einem Werkzeug oder Greifer zur Durchführung von Produktionsarbeiten bestückt ist
	Ein Ende dieser "Gliederkette" ist die Basis
	wo man schon früh von handgesteuerten Manipulatoren für Aufgaben innerhalb radioaktiv gefährdeter Räume verwendete
	Der Ursprung der Industrieroboter ist in Reaktortechnik zu suchen
	Industrieroboter werden in unterschiedlichen Ausführungen und von verschiedenen Herstellern geliefert
	Sie werden in der Regel als standardisiertes Grundgerät angeschafft und mit anwendungsspezifischen Werkzeugen an ihre jeweilige Aufgabe angepasst
	vergleichbar Containerkran) und eventuell einer Rotationsachse direkt am Greifer. [Bearbeiten]
	Man unterscheidet Roboter anhand der verwendeten Kinematik: Gelenkarmroboter: 6-Achs-Roboter mit 6 Rotationsachsen (vergleichbar mit menschlichem Arm) SCARA Roboter mit 3 paralellen Rotationsachsen und einer Linearachse Portalroboter mit 3 Linearachsen (Bewegung in einem kartesischen Koordinatensystem x/y/z
Anwendungsgebiete
	Bild nicht gefunden Gelenkarmroboter mit Schweißbrenner Eingesetzt werden Industrieroboter im Bereich: Handhaben (z.B
	Schneidbrenner
	Sägen
	Stapeln
	Laser
	Messern
	Plasma Bandschleifen Fräsen Polieren [Bearbeiten]
	Maschinenbestückung) Bahnschweißen Widerstandschweißen (Punktschweißen) Bolzenschweißen (studwelding) Druckfügen Kleben Messen und Testen Lackieren Schneiden mit Fräsern
	Wasserstrahl
	Palettieren
Programmierung
	Programmiert werden Industrieroboter oft im Teach-In Verfahren
	Hierbei fährt der Programmierer den Roboter mit einer Steuerkonsole in die gewünschte Position und speichert diese in der Steuerung
	bis die gesamte gewollte Bewegung durch markante Punkte beschrieben ist
	Dieser Schritt wird solange wiederholt
	die der Roboter nacheinander abfährt
	So entsteht eine Abfolge von Raumpunkten
	Für die Bewegung zwischen den einzelnen Punkten können Parameter eingegeben werden
	So sind die Geschwindigkeit und die Beschleunigung einstellbar
	einer Kreisbahn
	oder auf einer für den Roboter besonders günstigen Bahn erfolgen. Nach dem Teachen kann die Bewegung vom Roboter autonom nachvollzogen werden
	Die Bewegung zwischen den Punkten kann auf einer geraden Linie
	Die meisten Robotersteuerungen erlauben auch eine weitergehende Programmierung
	So kann das Verhalten des Roboters an äußere Einflüsse angepasst sein. (Beispiel: Verschiedene Bauteile werden durch Sensoren erkannt und vom Roboter unterschiedlich bearbeitet.) [Bearbeiten]
Offline-Programmierung
	Eine Alternative zum Teach-In Verfahren ist die Offline-Programmierung
	Hier wird der Roboter an einem PC-Arbeitsplatz (oft auch Unix-Workstations) auf Basis von Konstruktionszeichnungen und Simulationen programmiert. Der gesamte Bewegungsablauf wird dabei schon am PC in einer dreidimensionalen Bildschirmumgebung festgelegt
	Dabei sind in der Regel die Umgebung des Roboters und sein Werkzeug ebenfalls abgebildet. Dadurch können verschiedene Untersuchungen durchgeführt werden: Sind die gewünschten Arbeitspunkte überhaupt erreichbar? Wie lange benötigt der Roboter für diesen Bewegungsablauf Kommt es bei diesem Programm zu Kollisionen mit der Umgebung? Vorteile der Offline-Programmierung in Verbindung mit Simulation: Die Programmierung des Roboters kann bereits erfolgen wenn dieser noch gar nicht aufgebaut ist. Planungs- und Konstruktionsfehler können frühzeitig erkannt werden
	Erforderliche Änderungen können in diesem Stadium noch am Computer vorgenommen werden und es ist kein teurer Umbau auf der Baustelle notwendig Umfangreiche Änderungen an Roboterprogrammen sind teilweise wesentlich einfacher möglich als direkt am Roboter In der 3D-Umgebung am Computer kann jeder Teil der Roboterumgebung von allen Seiten betrachtet werden
	In der Realität sind Arbeitspunkte des Roboters oft verdeckt oder schwer zugänglich. Das in der Offline-Programmierung erstellte Programm wird in den Industrieroboter per Datenträger oder Netzwerk übertragen und kann dann sofort ausgeführt werden
	da die simulierte Umgebung niemals hundertprozentig mit der Realität übereinstimmt. (Kalibrierung) [Bearbeiten]
	Normalerweise sind aber noch einige Anpassungen erforderlich
Koordinatensysteme
	Die Stellung eines Industrieroboters kann entweder achsbezogen oder raumbezogen beschrieben werden. achsbezogenen: Für jede einzelne (lineare oder rotatorische) Achse des Roboters wird angegeben
	in welcher Stellung sie sich befindet
	Daraus ergibt sich eine eindeutige Position des Roboterwerkzeuges am Ende der kinematischen Kette
	Sobald rotatorische Achsen vorhanden sind
	den TCP durch Angabe von Achswerten an die gewünschte Lage zu bringen. raumbezogen: Die Werkzeugposition eines Industrieroboters wird über seinen so genannten TCP (Tool Center Point) beschrieben
	ist es jedoch schwierig
	der sich an geeigneter Stelle am Werkzeug befindet
	Dies ist ein gedachter Referenzpunkt
	die Position des TCP im Raum und seine Verdrehung zu definieren. Es wird hierbei vom Programmierer festgelegt
	welche Lage das Roboterwerkzeug einnehmen soll
	an welche Stelle im Raum das Roboterwerkzeug gefahren werden soll und wie es ausgerichtet ist
	Um zu beschreiben
	genügt es
	welche Stellung die einzelnen Roboterachsen dazu einnehmen müssen
	Die Robotersteuerung errechnet dann über die sogenannte Denavit-Hartenberg Transformation
	Siehe dazu auch inverse Kinematik
	Für die raumbezogene Beschreibung der Roboterstellung stehen verschiedene Koordinatensysteme zur Verfügung
	die der Programmierer je nach Bedarf nutzen kann (Benennung am Beispiel KUKA): World-Koordinatensystem: Das World Koordinatensystem hat seinen Ursprung im rotatorischen Zentrum der ersten Achse
	Es ist das Haupt-Koordinatensystem
	welches unveränderlich im Raum liegt und fest an den Roboter gebunden ist
	Von diesem Koordinatensystem sind alle anderen abhängig
	Base-Koordinatensystem: Das Base Koordinatensystem ist im Normalfall deckungsgleich mit World
	In besonderen Fällen der Automatisierung ist der Roboter allerdings auf einer beweglichen 7
	Achse montiert
	und kann so seinen Arbeitsraum erweitern
	In diesem Fall ist das Base Koordinatensystem parallel zu World
	Tool-Koordinatensystem: Das Toolkoordinatensystem befindet sich am Werkzeug des Roboters
	welcher sich an geeigneter Stelle des Werkzeugs befindet. Ãœber den TCP sowie die sog
	Es wird durch den TCP (Tool Center Point) definiert
	Stossrichtung des Werkzeugs wird die Lage des TCP (rotorische und lineare Verschiebung zum "Ur-TCP" im Mittelpunkt Flansch 6
	Achse) festgelegt
	und nicht das Werkzeug im Raum
	Das besondere im Tool - Koordinatensystem: Die Berechnung der Steuerung sorgt dafür
	dass sich der Raum um das Werkzeug mit dem TCP bewegt
	Wenn der Ursprung des Tool-Koordinatensystems auf eine Spitze des Werkzeugs festgelegt wird
	befindet er sich immer dort
	unabhängig von der Achsstellung des Roboters
	um dem Programmierer das Teachen zu erleichtern
	Dieses Verfahren wurde entwickelt
	Eine besondere Form im Tool-Koordinatensystem bildet das so genannte 'externe Tool'
	Hierbei wird der TCP nicht am Roboterwerkzeug definiert
	sondern an z
	in denen das Roboterwerkzeug (Greiferrahmen ö. ä.) räumlich agiert
	B. stationären Schweißzangen
	Anwendung auch bei Wechselwerkzeugen gebräuchlich (wegen unterschiedlicher Dimension)
	User-Koordinatensystem: Das User-Koordinatensystem kann vom Programmierer frei im Raum positioniert werden
	z.B. parallel zu einer schräg im Raum stehenden Vorrichtung
	Lage und Orientierung sind unabhängig von anderen Koordinatensystemen
	beziehen sich aber rechnerisch auf das World Koordinatensystem. [Bearbeiten]
Hersteller
	Wichtige Hersteller von Industrierobotern sind u.a
	ABB
	Fanuc
	Stäubli
	Reis und SEF
	KUKA
	Yaskawa/Motoman
	Epson
	Leistungsfähigkeit und der erzielbaren Bahngenauigkeit des Roboters unterscheiden. In Großproduktionen
	die sich in ihrer Programmierung
	wie z.B. der Automobilfertigung werden oft nur Roboter eines einzigen Herstellers eingesetzt
	Fast jeder Hersteller setzt eigene Steuerungen ein
	Das verkleinert die Zahl der auf Vorrat zu haltenden Ersatzteile
	Außerdem ist es dadurch nicht notwendig
	die Mitarbeiter auf verschiedenen Systemen zu schulen. Bild nicht gefunden Kuka-Roboter KR 150 [Bearbeiten]
Forschungsinstitute
	Forschungsinstitute im deutschsprachigem Raum sind u.a. (in alphabetischer Reihenfolge): Deutsches Zentrum für Luft und Raumfahrt
	Institut für Robotik und Mechatronik (http://www.robotic.dlr.de) Fraunhofer IPA (http://www.ipa.fhg.de) Institut für Roboterforschung (http://www.irf.de) MGH (http://www.mgh.mb.uni-dortmund.de) en:Industrial robot es:Robot industrial

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