Roboter- und Automatisierungstechnik Teil 6: Robotik

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1 Roboter- und Automatisierungstechnik Teil 6: Robotik Hochschule Bremerhaven SS 2006/2007 Prof. Dr. Oliver Zielinski 6.1 Robotik: Einführung Robotertechnik Basiert auf dem Werk des tschechischen Schriftstellers Karel Capek, der 1921 für das Theaterstück R.U.R. (Rosums Universal Robots) die Vision einer Zukunftsgesellschaft menschenähnlicher Maschinen (in Tanks gezüchtete künstliche Arbeiter) beschrieb, die schwere Arbeiten leisten (tschech. robota = Schwerarbeit leisten). Kennzeichen der Produktionsverhältnisse der 20er Jahre sind die Arbeitsbelastungen der breit einsetzenden Massenproduktion: Monotonie in der Arbeit, Stress, Lärm, Staub, Hitze, physische Schwere der Arbeit. Roboter sind geeignet solche Arbeiten zu verrichten.

2 6.1 Robotik: Einführung Robotergesetze Von Isaac Asimov in seiner Kurzgeschichte Runaround (1942) als Grundregeln des Roboterdienstes erstmals beschrieben. Sie prägen seither die Auffassung, was und wie ein Roboter sein sollte. Die von Asimov beschriebenen Roboter sind in ihrem Verhalten und ihren Entscheidungen an diese Gesetze gebunden. Die Gesetze gelten zunächst für literarische Roboter, haben aber Einfluss auf die Programmierung heutiger Roboter genommen und sind in abgewandelter Form bei Wettbewerben von z.b. Reinigungsrobotern gültig. Die asimovschen Gesetze lauten: 1) Ein Roboter darf kein menschliches Wesen verletzen oder durch Untätigkeit gestatten, dass einem menschlichen Wesen Schaden zugefügt wird. 2) Ein Roboter muss den ihm von einem Menschen gegebenen Befehlen gehorchen - es sei denn, ein solcher Befehl würde mit Regel Eins kollidieren. 3) Ein Roboter muss seine Existenz beschützen, solange dieser Schutz nicht mit Regel Eins oder Zwei kollidiert. Man beachte, dass die Gesetze hierarchisch aufgebaut sind. 6.1 Robotik: Einführung

3 6.2 Robotik: Einteilung Roboter sind universell einsetzbare Bewegungsautomaten mit mehreren Achsen. Man unterscheidet dabei zwischen manuell unter Sichtkontrolle gesteuerten Manipulatoren, fest programmierten Handhabungsautomaten (pick-and-place Geräte), frei programmierbaren und sensorgeführten Servicerobotern (meist selbstfahrende Automaten für Transportaufgaben oder Arbeitsaufgaben) und Industrierobotern. Roboterarten: Humanoide Roboter, Industrieroboter, Portalroboter, Serviceroboter, Forschungsroboter, Spielzeugroboter, Erkundungsroboter, Drohnen, 6.2 Robotik: Einteilung

4 6.2 Robotik: Kinematischer Aufbau Wie viele Achsen braucht ein Roboter? Um verschiedene Punkte im Raum (Position) erreichen zu können, sind drei Achsen erforderlich 3 Hauptachsen. Zur Einstellung eines Greifers oder Werkstückes in beliebiger räumlicher Richtung (Orientierung) sind weitere drei Achsen erforderlich 3 Handachsen (stets rotatorische Achsen). 6.2 Robotik: Kinematischer Aufbau

5 6.2 Robotik: Kinematischer Aufbau Die Roboter werden nach Ihrer Kinematik, d.h. nach der Art Ihrer Bewegungen, unterteilt. Mögliche Bewegungseinheiten: Drehgelenke (rotatorische Achsen, R-Achsen) Geradlinige Führungen (translatorische Achsen, T-Achsen) Portalroboter ermöglichen sehr große Arbeitsräume mit einem kartesischen Koordinatensystem. 6.2 Robotik: Kinematischer Aufbau Zylinderförmiger Arbeitsraum in Polarkoordinaten.

6 6.2 Robotik: Kinematischer Aufbau Halbkugel Arbeitsraum in Kugelkoordinaten. 6.2 Robotik: Kinematischer Aufbau

7 6.2 Robotik: Kinematischer Aufbau Selective Compliance Assembly Robot Arm = Montageroboterarm mit ausgewählter Nachgiebigkeit 6.2 Robotik: Kinematischer Aufbau Die Mehrzahl der Roboter haben einen Aufbau entsprechend der RRR-Kinematik. Gelenkroboter haben bezüglich ihres Arbeitsraums den geringsten Platzbedarf.

8 6.2 Robotik: Kinematischer Aufbau 6.2 Robotik: Kinematischer Aufbau

9 6.3 Robotik: Greifer 6.3 Robotik: Greifer

10 6.3 Robotik: Greifer 6.4 Robotik: Roboterprogrammierung Programmierung durch: - Hochsprache - Makros - Grafische Interaktion (virtual reality)

11 6.5 Robotik: Koordinatensysteme 6.5 Robotik: Koordinatensysteme

12 6.4 Robotik: Koordinatensysteme - Mehrdeutigkeit 6.4 Robotik: Koordinatensysteme

13 6.3 Robotik: Sensorführung von Robotern 6.3 Robotik: Sensorführung von Robotern

14 6.3 Robotik: Schutzmassnahmen 6.3 Robotik: Schutzmassnahmen

15 6.3 Robotik: Schutzmassnahmen