Roboterarm

Ein Roboterarm ist eine Art mechanischer Arm, der normalerweise programmierbar ist und ähnliche Funktionen wie ein menschlicher Arm hat. Der Arm kann die Gesamtsumme des Mechanismus sein oder Teil eines komplexeren Roboters sein. Die Verbindungen eines solchen Manipulators sind durch Gelenke miteinander verbunden, die entweder eine Drehbewegung (beispielsweise in einem Gelenkroboter) oder eine Translationsverschiebung (linear) ermöglichen. Die Glieder des Manipulators können als kinematische Kette betrachtet werden. Der Terminus der kinematischen Kette des Manipulators wird als Endeffektor bezeichnet und ist analog zur menschlichen Hand.

Roboterhand
Der Endeffektor oder die Roboterhand kann so gestaltet werden, dass sie je nach Anwendung beliebige Aufgaben wie Schweißen, Greifen, Schleudern usw. ausführen kann. Beispielsweise übernehmen Roboterarme in Fertigungsstraßen für Automobile eine Vielzahl von Aufgaben, wie z. B. Schweißen, Drehen von Teilen und Platzieren während der Montage. Unter bestimmten Umständen ist eine enge Nachbildung der menschlichen Hand erwünscht, wie bei Robotern, die die Abrüstung und Entsorgung von Bomben durchführen sollen.

Typen
Kartesischer Roboter / Portalroboter: Wird für Pick-and-Place-Arbeiten, Aufbringen von Dichtmitteln, Montagevorgänge, Handling von Werkzeugmaschinen und Lichtbogenschweißen verwendet. Es ist ein Roboter, dessen Arm drei prismatische Gelenke hat, deren Achsen mit einem kartesischen Koordinator zusammenfallen.
Rundroboter: Wird für Montagevorgänge, Handling an Werkzeugmaschinen, Punktschweißen und Handling an Druckgießmaschinen verwendet. Es ist ein Roboter, dessen Achsen ein Zylinderkoordinatensystem bilden.
Sphärischer Roboter / Polar-Roboter Zur Handhabung von Werkzeugmaschinen, Punktschweißen, Druckguss, Putzmaschinen, Gasschweißen und Lichtbogenschweißen. Es ist ein Roboter, dessen Achsen ein Polarkoordinatensystem bilden.
SCARA-Roboter: Wird für Pick-and-Place-Arbeiten, Aufbringen von Dichtmitteln, Montagevorgänge und für die Handhabung von Werkzeugmaschinen verwendet. Dieser Roboter verfügt über zwei parallele Drehgelenke, um die Nachgiebigkeit in einer Ebene zu gewährleisten.
Gelenkroboter: Wird für Montagevorgänge, Druckguss, Putzmaschinen, Gasschweißen, Lichtbogenschweißen und Spritzlackieren verwendet. Es ist ein Roboter, dessen Arm mindestens drei Drehgelenke hat.
Parallelroboter: Eine Anwendung ist eine mobile Plattform, die Cockpit-Flugsimulatoren handhabt. Es ist ein Roboter, dessen Arme gleichzeitig prismatische oder Drehgelenke haben.
Anthropomorpher Roboter: Er ist so geformt, dass er einer menschlichen Hand ähnelt, dh mit unabhängigen Fingern und Daumen.

Bemerkenswerte Roboterarme
Im Weltraum sind das Space Shuttle Remote Manipulator System, auch bekannt als Canadarm oder SRMS, und sein Nachfolger Canadarm2 Beispiele für Roboterarme mit mehreren Freiheitsgraden. Diese Roboterarme wurden für eine Vielzahl von Aufgaben eingesetzt, z. B. zur Inspektion des Space Shuttles mit einem speziell eingesetzten Ausleger mit am Endeffektor angebrachten Kameras und Sensoren sowie Satellitenauslösungs- und Abholmanöver vom Frachtraum des Space Shuttles.

Der Curiosity-Rover auf dem Planeten Mars verwendet auch einen Roboterarm.

Kostengünstige Roboterarme
Im Jahrzehnt 2010 ist die Verfügbarkeit kostengünstiger Roboterarme erheblich gestiegen. Obwohl solche Roboterarme meistens als Hobby- oder Schulungsgeräte vermarktet werden, wurden Anwendungen in der Laborautomation vorgeschlagen, wie beispielsweise ihre Verwendung als Autosampler.

Artikulierter Roboter
Ein Knickarmroboter ist ein Roboter mit Drehgelenken (z. B. ein Roboter mit Beinen oder ein Industrieroboter). Gelenkroboter können von einfachen Zweigelenkstrukturen bis zu Systemen mit 10 oder mehr zusammenwirkenden Gelenken reichen. Sie werden auf verschiedene Weise angetrieben, einschließlich Elektromotoren.

Einige Robotertypen, beispielsweise Roboterarme, können beweglich oder nicht beweglich sein.

Definitionen
Gelenkroboter: Siehe Abbildung. Ein Knickarmroboter nutzt alle drei Drehgelenke, um auf seine Arbeitsfläche zuzugreifen. Normalerweise sind die Gelenke in einer “Kette” angeordnet, so dass ein Gelenk ein anderes in der Kette unterstützt.

Kontinuierlicher Pfad: Ein Steuerungsschema, bei dem die Eingaben oder Befehle jeden Punkt entlang eines gewünschten Bewegungspfads angeben. Der Weg wird durch die koordinierte Bewegung der Manipulatorgelenke gesteuert.

Freiheitsgrade (DOF): Die Anzahl unabhängiger Bewegungen, in denen sich der Endeffektor bewegen kann, definiert durch die Anzahl der Bewegungsachsen des Manipulators.

Greifer: Eine Vorrichtung zum Greifen oder Halten, die am freien Ende der letzten Manipulatorverbindung befestigt ist; wird auch als Roboterhand oder Endeffektor bezeichnet.

Nutzlast: Die maximale Nutzlast ist die Gewichtsmenge, die der Robotermanipulator bei reduzierter Geschwindigkeit trägt, während die Nenngenauigkeit erhalten bleibt. Die Nennlast wird bei maximaler Geschwindigkeit gemessen, wobei die Nenngenauigkeit erhalten bleibt. Diese Werte hängen stark von der Größe und Form der Nutzlast ab.

Bestückungszyklus: Siehe Abbildung. Pick and Place Cycle ist die Zeit in Sekunden, um die folgende Bewegungssequenz auszuführen: 1 Zoll nach unten fahren, eine bemessene Nutzlast erfassen; einen Zentimeter nach oben gehen; bewegen Sie sich über zwölf Zoll; einen Zoll nach unten bewegen; ungrasp; einen Zentimeter nach oben gehen; und zurück zum Startort.

Reichweite: Der maximale horizontale Abstand von der Mitte der Roboterbasis bis zum Ende des Handgelenks.

Genauigkeit: Siehe Abbildung. Die Differenz zwischen dem Punkt, den ein Roboter zu erreichen versucht, und der tatsächlichen Ergebnisposition. Die absolute Genauigkeit ist die Differenz zwischen einem durch das Robotersteuersystem angewiesenen Punkt und dem tatsächlich vom Manipulatorarm erreichten Punkt, während die Wiederholbarkeit die Zyklus-zu-Zyklus-Variation des Manipulatorarms ist, wenn auf denselben Punkt gerichtet.

Wiederholgenauigkeit: Siehe Abbildung. Die Fähigkeit eines Systems oder Mechanismus, dieselbe Bewegung zu wiederholen oder dieselben Punkte zu erreichen, wenn dieselben Steuersignale präsentiert werden. Der Zyklus-zu-Zyklus-Fehler eines Systems, wenn versucht wird, eine bestimmte Aufgabe auszuführen

Lösung: Siehe Abbildung. Das kleinste Bewegungsinkrement oder die Entfernung, das von dem Steuersystem eines Mechanismus erfasst oder gesteuert werden kann. Die Auflösung eines beliebigen Gelenks ist eine Funktion der Encoder-Impulse pro Umdrehung und des Antriebsverhältnisses und hängt vom Abstand zwischen dem Werkzeugmittelpunkt und der Gelenkachse ab.

Roboterprogramm: Ein Roboterkommunikationsprogramm für IBM und kompatible PCs. Stellt Terminalemulations- und Dienstfunktionen bereit. Dieses Programm kann den gesamten Anwenderspeicher und einen Teil des Systemspeichers auf Datenträgerdateien aufzeichnen.

Höchstgeschwindigkeit: Die zusammengesetzte Höchstgeschwindigkeit der Spitze eines Roboters, die sich in voller Streckung bewegt, wobei sich alle Gelenke gleichzeitig in komplementären Richtungen bewegen. Diese Geschwindigkeit ist das theoretische Maximum und sollte unter keinen Umständen zur Abschätzung der Zykluszeit für eine bestimmte Anwendung verwendet werden. Ein besseres Maß für die Geschwindigkeit in der realen Welt ist die standardmäßige 12-Zoll-Bestückungszeit. Für kritische Anwendungen ist die physikalische Simulation der beste Indikator für die erreichbare Zykluszeit.

Servo gesteuert: Gesteuert durch ein Antriebssignal, das durch den Fehler zwischen der aktuellen Position des Mechanismus und der gewünschten Ausgangsposition bestimmt wird.

Zwischenpunkt: Ein Punkt, durch den das Werkzeug des Roboters laufen soll, ohne anzuhalten; Durchgangspunkte sind so programmiert, dass sie sich über Hindernisse hinwegbewegen oder den Arm für einen Teil der Bewegung in eine niedrigere Trägheitsposition bringen.

Arbeitsumschlag: Eine dreidimensionale Form, die die Grenzen definiert, die der Robotermanipulator erreichen kann. auch als Reach-Hülle bezeichnet.