1 EINFÜHRUNG Interdisziplinäre Wissenschaft Definition des Roboters... 16
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- Silke Fleischer
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1 Inhaltsverzeichnis 1 EINFÜHRUNG Interdisziplinäre Wissenschaft Definition des Roboters GESCHICHTE DER ROBOTER Erste Ansätze Jahrhunderte danach Die Bezeichnung Roboter Modernere Konzepte Im 20. Jahrhundert Von 1961 bis Von 1971 bis Von 1981 bis Von 1991 bis Ab ROBOTERARTEN Stationäre Roboter Mobile Roboter Arbeitsroboter Serviceroboter Personal Roboter Erkundungsroboter Humanoide Roboter Androiden Industrieroboter Militär- und Kampfroboter Rettungsroboter... 38
2 8 Inhaltsverzeichnis 3.12 Roboter in der Medizin Spielzeugroboter Schwarmroboter BEAM Nanoroboter Bionische Roboter AUTONOMIE BEI MOBILEN ROBOTERN Grade der Autonomie Fähigkeiten und Forderungen Weltmodelle Sensoren Navigation Steuerungsarchitekturen autonomer Roboter Energieversorgung mobiler Roboter Akkumulatoren Supercaps Brennstoffzellen Photovoltaik Strom von Mikroben DIE ROBOTERGESETZE Nulltes Gesetz Zukünftige Herausforderungen MECHANISCHE KOMPONENTEN EINES ROBOTERS Mechanischer Aufbau Roboterkinematik Freiheitsgrade Gelenke und Achsen Rotations und Translationsachsen Gelenkbauformen Symbole für Roboterachsen... 69
3 Inhaltsverzeichnis Rotatorische Achsen Kompaktgelenke Konstruktive Maßnahmen Getriebearten Harmonic Drive Getriebe Translatorische Achsen Linearantriebe Antriebskonzepte und Eigenschaften Zahnstangen Stirnrad Antrieb Spindelantriebe Zahnriementrieb Elektrozylinder Hydraulik und Pneumatik Linearmotoren Die kinematische Kette Serielle Kinematik Parallelkinematik Hexapoden, Tripoden DH-Transformation Menschliche Gelenke Experiment Rotationsbewegungen LAGEREGELUNG UND WEGMESSUNG Lageregelkreise Wegmessung Direkt und indirekt Absolut oder inkremental Gray Code Drehzahlmessung KOORDINATENSYSTEME Koordinaten Kartesische Koordinaten Polarkoordinaten Zylinderkoordinaten Kugelkoordinaten Bezugssysteme am Roboter Raumbezug Achsenbezug Transformationen
4 10 Inhaltsverzeichnis 9 INDUSTRIEROBOTER Erste Industrieroboter Definitionen, Kenngrößen und Anwendungen Definitionen Kenngrößen von Industrierobotern Anwendungsgebiete Aufbau von Industrierobotern Bestandteile Mechanischer Aufbau Bauarten Knickarm-Roboter Schwenkarm-Roboter Spezielle Bauformen SCARA Roboter Delta Roboter Leichtbauroboter Soft Robotics Portalroboter Aufgaben und Komponenten der Robotersteuerung Aufgaben und Anforderungen Komponenten der Steuerung Programmiergeräte Bewegungsarten Betriebsarten Markt und Hersteller EFFEKTOREN UND GREIFER Definitionen Roboter-Handachsen Antriebe Kinematikstrukturen Greifer Greiferprinzipien Anthropomorphe Greifer Roboterhände Antriebe Die DLR Hand Roboterwerkzeuge
5 Inhaltsverzeichnis SICHERHEIT UND SCHUTZEINRICHTUNGEN IN DER ROBOTIK Sicherheitstechnik allgemein Risikobeurteilung Fehlverhalten Gefährdungen Risikobewertung Risikominderung Die Richtlinie EN ISO Performance Level Einstufung des Risikos Risikograf Ermittlung des Performance Levels Von Robotern ausgehende Gefahren Schutzmaßnahmen Sicherheitsfunktionen Schutzeinrichtungen Berührungslos wirkender Schutz Sicheres Stillsetzen Redundanz Mensch-Roboter-Kollaboration DIN EN ISO / Kollaborierende Roboter Roboter ohne Schutzzaun Kollisionsüberwachung PROGRAMMIERUNG VON ROBOTERN Online-Programmierung Teach in Programmierung Offline-Programmierung Textuelle Programmierung CAD gestützte Verfahren Simulation Explizite Programmierverfahren Implizite Programmierverfahren Weitere Verfahren Programmiersprachen für Roboter Grundelemente von Robotersprachen Einige Programmiersprachen Kurzbeschreibung einiger Programmiersprachen KRL von Kuka
6 12 Inhaltsverzeichnis 12.4 Das Problem der Normierung Programmiersprache IRL IRDATA Code Einbindung einer SPS Tendenz: Einfachere Programmierung DIE FIRMA KUKA Unternehmensgeschichte Kuka Roboter und Systems Industrie Mobiler Produktionsassistent SENSOREN FÜR ROBOTER Grundlagen der Sensorik Sensoren in der Automatisierung Technische Sensoren Sensoren der Robotik Aufgaben der Sensoren, Anforderungen Interne Sensoren Externe Sensoren Näherungsschalter Berührende Sensoren Berührungslos wirkende Geber Funktion diverser Näherungsschalter Induktive Näherungsschalter Kapazitive Näherungsschalter Magnetische Näherungsschalter Photoelektrische Sensoren Photoelektrischer Effekt Optische Näherungsschalter Lichtschranken Bildverarbeitung Sensoren für mobile Roboter Interne und externe Sensoren Näherungssensoren Taktile Sensoren Ultraschallsensoren Messung mit Infrarot
7 Inhaltsverzeichnis Laser Kamera Dead Reckoning HUMANOIDE ROBOTER Der Traum vom künstlichen Menschen Wesentliche Eigenschaften humanoider Roboter Technische Realisierung Technische Herausforderungen Sensoren Nur menschliche Sinnesorgane? Aufbau Die Roboterhand Die menschliche Hand Roboterhände Antriebe Steuerung Mensch Roboter Kooperation Der aufrechte Gang Analyse des Gehens Neue Lösungsansätze Autonomie humanoider Roboter Autonome Roboter Realisierung Bekannte humanoide Roboter Roboterethik KÜNSTLICHE INTELLIGENZ Was ist Intelligenz? Künstliche Intelligenz Maschinelles Sehen Mustererkennung Künstliche neuronale Netze Kybernetik Pioniere der künstlichen Intelligenz
8 14 Inhaltsverzeichnis 17 AUSBLICK: ZUKÜNFTIGE ENTWICKLUNGEN STICHWORTVERZEICHNIS Inhaltsverzeichnis
Inhalt. 1 Maschinennaher Materialluss im Industriebetrieb 13
Inhalt Vorwort... 5 1 Maschinennaher Materialluss im Industriebetrieb 13 1.1 Geschichtlicher Rückblick... 13 1.2 Zeitleiste Industrieroboter (Auswahl)...................... 18 1.3 Literatur und Quellenverzeichnis...
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Final Project Workshop. The European Robot Initiative for Strengthening the Competitiveness of SMEs in Manufacturing
Final Project Workshop The European Robot Initiative for Strengthening the Competitiveness of SMEs in Manufacturing Abschlussveranstaltung The European Robot Initiative for Strengthening the Competitiveness