Taschenbuch Robotik - Montage - Handhabung E-Book

Stefan Hesse

• Herausgeber: Hanser, Carl
• Kategorie: Wissenschaft und neue Technologien
• Sprache: Deutsch
• Veröffentlichungsjahr: 2016

Seitenzahl: 536

Beschreibung

Kompakte Informationen zum automatischen Handhaben.

Die Robotik ist in der Industrie, bei der Manipulation von körperlichen Gegenständen aber auch im persönlichen Umfeld als Serviceroboter allgegenwärtig.
Dieses Taschenbuch behandelt die technischen Mittel der verschiedenen Bereiche, deren Auswahl und Planung von Aktionen und den Einsatz in der Praxis. Die Betrachtungen gehen dabei über den weitgehend bekannten Industrieroboter hinaus.
Zahlreiche Abbildungen, Erläuterungen, Checklisten, Anwendercharakteristiken und Baukastensysteme sind verständlich aufbereitet, sodass dieses Buch auch für das Selbststudium für den Praktiker bestens geeignet ist.
Ein Auszug aus dem Inhalt:
- Handlingmodule
- Manipulatoren
- Industrieroboter
- Programmierung und Steuerung
- Greifer
- Serviceroboter
- mobile Roboter
- Mensch-Roboter-Kooperation
- Humanoide

Leseprobe

Stefan Hesse Viktorio Malisa

Taschenbuch Robotik • Montage • Handhabung

2., neu bearbeitete Auflage

Herausgeber

FH-Prof. Dipl.-Ing. Viktorio Malisa, Fachhochschule Campus 02 Graz, Mitglied im Verein zur Förderung der Automation und Robotik F-AR, WienDr.-Ing. habil., Dipl.-Ing. Stefan Hesse, Büro für Handhabetechnik, Mitglied im Verein zur Förderung der Automation und Robotik F-AR Wien, Freier Mitarbeiter der Zeitschrift HANDLING

Autoren und Mitarbeiter

Dr.-Phys. Ana Almansa, Wissenschaftliche Mitarbeiterin bei Profactor GmbH, Steyr und Wien (Kap. 2.8.5; 3.8; 5.8)Dipl.-Ing. (FH), MSc. Roland Ambrosch, ProAutomation, Wien Floridsdorf (Kap. 3.5; 3.6; 4.9)Dr.-Ing. Dipl.-Inf. Birgit Graf, Gruppenleiter Haushalts- und Assistenzrobotik, IPA Stuttgart (Kap. 3.4)Dr.-Ing. habil., Dipl.-Ing., Ing. Stefan Hesse, Büro für Handhabetechnik (Plauen), Mitglied im Verein zur Förderung der Automation und Robotik F-AR, Wien (Kap. 1; 2.2; 2.5; 2.7; 2.8 (außer 2.8.5); 2.11.1; 2.11.2; 3.1 bis 3.3; 4.1 bis 4.8; 5.1 bis 5.7; 5.9)Dipl.-Ing. (FH) Christof Hieger, ZKW Elektronik Wieselburg (Kap. 2.7; 3.7)MSc Titanilla Komenda, Centauro GmbH, Wien (Kap. 2.10)FH-Prof. Dipl.-Ing. Viktorio Malisa, Fachhochschule Campus 02 Graz, Mitglied im Verein zur Förderung der Automation und Robotik F-AR, Wien, Centauro GmbH, Wien (Kap.2.1; 2.2; 2.2.3; 2.6; 2.9; 2.11.3)Dipl.-Ing. Erwin Wagner, Fachhochschule Technikum Wien und TGM Wien (Kap. 2.3; 2.4)

Alle in diesem Buch enthaltenen Informationen, Verfahren und Darstellungen wurden nach bestem Wissen zusammengestellt und mit Sorgfalt getestet. Dennoch sind Fehler nicht ganz auszuschließen. Aus diesem Grund sind die im vorliegenden Buch enthaltenen Informationen mit keiner Verpflichtung oder Garantie irgendeiner Art verbunden. Autoren und Verlag übernehmen infolgedessen keine juristische Verantwortung und werden keine daraus folgende oder sonstige Haftung übernehmen, die auf irgendeine Art aus der Benutzung dieser Informationen – oder Teilen davon – entsteht.

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© 2016 Carl Hanser Verlag Münchenwww.hanser-fachbuch.de

Lektorat: Ute Eckardt Herstellung: Katrin Wulst Umschlagrealisation: Stephan Rönigk

ISBN 978-3-446-44365-5 E-Book ISBN 978-3-446-44549-9

Verwendete Schriften: SourceSansPro und SourceCodePro (Lizenz) CSS-Version: 1.0

Inhalt

Titelei

Impressum

Inhalt

Vorwort

1 Maschinennaher Materialfluss im Industriebetrieb

1.1 Geschichtlicher Rückblick

1.2 Zeitleiste Industrieroboter (Auswahl)

Literatur- und Quellenverzeichnis

2 Robotik ‒ Technik für den Menschen

2.1 Systematische Einordnung

2.2 Industrieroboter

2.2.1 Einführung und allgemeine Grundlagen

2.2.2 Begriffe und Definitionen

2.2.3 Leistungsmerkmale

2.2.4 Kinematische Grundbauarten und Arbeitsräume

2.3 Aktorik bei Industrierobotern

2.3.1 Pneumatische Aktoren

2.3.2 Hydraulische Aktoren

2.3.3 Elektrische Aktoren

2.3.4 Getriebe

2.4 Sensorik

2.4.1 Bedeutung von Sensoren

2.4.2 Positionssensoren

2.4.3 Kraftmessung

2.4.4 Trägheitssensorik

2.5 Endeffektoren

2.5.1 Aufgabe und Definition

2.5.2 Greifprinzipe

2.5.3 Kraftübertragung bei mechanischen Greifern

2.5.4 Synchronisation der Greiferfinger

2.5.5 Greifbackenführung

2.5.6 Greifertypen

2.5.7 Greifgerechte Werkstückgestaltung

2.5.8 Greifkraft

2.5.9 Vakuumgreifer

2.5.10 Flexible Greiftechnik

2.5.11 Wechseleinrichtungen

2.5.12 Roboterwerkzeuge

2.6 Sicherheitstechnische Anforderungen

2.6.1 Allgemeine Grundlagen

2.6.2 Sicherheitsforderungen

2.6.3 Gesetzliche Regelungen

2.6.4 EN ISO 13849-1 Sicherheit von Maschinen

2.6.5 Sicherheitsausführungen

2.7 Steuerung von Industrierobotern

2.7.1 Bewegungssystem und Architektur

2.7.2 Bewegungsarten

2.7.3 Koordinatensysteme und Bezugspunkte

2.7.4 Analyse und Steuerung von Roboterbewegungen

2.7.5 Interpolation

2.7.6 Sensorführung

2.7.7 Betriebsarten

2.7.8 Einfluss von Temperaturschwankungen

2.8 Regelung von Roboterachsen

2.8.1 Positionsregelung

2.8.2 Digitale Regler

2.8.3 Lastadaptive Regelung

2.8.4 Regelung bei mobilen Robotern

2.8.5 Spezielle Regelungsansätze in der Robotik

2.8.6 Künstliche Intelligenz und Robotik

2.9 Programmierung von Industrierobotern

2.9.1 Programmiermethoden

2.9.2 Programmiersprachen

2.9.3 Fehlerbehebung

2.9.4 Programmierbeispiele

2.10 Simulation von Robotersystemen

2.10.1 Einbettung in die Digitale Fabrik

2.10.2 Simulationstechnik und -werkzeuge

2.10.3 Ablauf von Simulationsstudien

2.10.4 Methoden der Variantenbewertung

2.10.5 Entwerfen von Roboterzellen

2.10.6 Modellierung von Zellenkomponenten

2.10.7 Simulationsbeispiele und ihre Bewertung

2.11 Anwendungsbeispiele

2.11.1 Roboter als Bearbeitungsmaschine

2.11.2 Industrieroboterperipherie

2.11.3 Ausgewählte Roboteranlagen

Literatur- und Quellenverzeichnis

3 Mensch-Roboter-Kooperation

3.1 Manuell geführte Manipulatoren

3.1.1 Aufgaben und Lastenhandhabungsverordnung

3.1.2 Funktionen und Baugruppen

3.1.3 Antriebe

3.1.4 Gelenkbremsung

3.1.5 Standsicherheit von Säulengeräten

3.1.6 Greifer und Lastaufnahmemittel

3.2 Teleoperatoren

3.2.1 Definition und Arten

3.2.2 Möglichkeiten und Probleme der Fernhandhabung

3.2.3 Master-Slave-Manipulatoren

3.3 Assistenzroboter

3.3.1 Definition und Prinzip des Assistenzroboters

3.3.2 Anlagenkonzepte

3.3.3 Führung des Roboterarmes

3.4 Serviceroboter

3.4.1 Grundlagen

3.4.2 Aktuelle Einsatzfelder

3.4.3 Schlüsseltechnologien

3.5 Fahrerlose Flurförderzeuge

3.5.1 Fahrerlose Transportsysteme

3.5.2 Spurführungssysteme

3.5.3 Sicherheit

3.6 Autonome Mobile Roboter

3.6.1 Einteilung

3.6.2 Prinzipieller Aufbau

3.6.3 Kinematik

3.6.4 Odometrie

3.6.5 Lokalisation

3.6.6 Navigation

3.6.7 Entwicklungsbeispiel

3.7 Humanoide Roboter

3.7.1 Zeitleiste menschenähnliche Roboter (Auswahl)

3.7.2 Definition und Grundkonzepte

3.7.3 Null-Moment-Punkt

3.7.4 Gestik und Mimik

3.7.5 ICub

3.7.6 Ausblick

3.8 Mikrorobotik

3.8.1 Einführung

3.8.2 Grundaufbau

Literatur- und Quellenverzeichnis

4 Handhabungstechnik

4.1 Analytische Betrachtung der Werkstückhandhabung

4.1.1 Handhabungsfunktionen

4.1.2 Handhabungsobjekte

4.2 Handhabungsgerechte Werkstückgestaltung

4.3 Achskomponenten und Handlingmodule

4.3.1 Lineareinheiten und Führungen

4.3.2 Portaleinheiten

4.3.3 Dreheinheiten

4.3.4 Auslegung von Positionierachsen

4.4 Einrichtungen zum Ordnen

4.4.1 Ordnen von Massenteilen

4.4.2 Konstruktive Lösungen

4.4.3 Vibrationszuführtechnik

4.5 Einrichtungen für das Zuteilen

4.5.1 Zuteilen als Funktion

4.5.2 Konstruktive Lösungen

4.6 Einrichtungen zum Magazinieren

4.6.1 Magazinieren als Funktion

4.6.2 Bauformen von Magazinen

4.7 Objekthandhabung mit Strömungsmechanik

4.8 Zuführung von Schüttgut und Fluiden

4.8.1 Dosieren

4.8.2 Probleme beim Zuführen aus Bunkern

4.9 Einsatz bildverarbeitender Systeme

4.9.1 Grundkonzept

4.9.2 Bildverarbeitung

4.9.3 Anwendungsbeispiele

Literatur- und Quellenverzeichnis

5 Montageautomatisierung

5.1 Montagevorgang und Bewegungsanforderungen

5.2 Methoden zur montagegerechten Konstruktion

5.3 Montagegerechtes Konstruieren

5.3.1 Produktbauweisen

5.3.2 Ausgewählte Gestaltungsregeln

5.4 Automatische Montagemaschinen

5.4.1 Montagelinie

5.4.2 Rundtaktautomaten

5.4.3 Montagezellen

5.4.4 Hybride Montagesysteme

5.4.5 Flexible Montageautomatisierung

5.5 Werkstückträger

5.6 Transfersysteme

5.7 Kontinuierliche Montage

5.8 Mikromontage

5.8.1 Montage von Mikrosystemen

5.8.2 Modellgesetze und Adhäsionseffekte

5.8.3 Werkzeuge zur Mikrohandhabung

5.8.4 Mikrohandhabungsprozesse und -strategien

5.9 Demontage

5.9.1 Demontagegerechte Gestaltung

5.9.2 Automatisierung der Demontage

Literatur- und Quellenverzeichnis

Vorwort

Die Handhabung materieller Objekte ist für Arbeitsprozesse in der Montage, der Teilefertigung, im Lagerwesen oder beispielsweise beim Sortieren und Verpacken ein typischer Vorgang. Vieles davon wird heute bereits vom Industrieroboter automatisch erledigt. In Massenprozessen ist aber auch konventionelle Handhabungstechnik in unterschiedlichen Technisierungsvarianten unverändert oder weiterentwickelt im Einsatz. Inzwischen hat der technische Fortschritt auch mobile und autonome mobile Roboter hervorgebracht, die am Wirkungsort positionsflexibel sein können. Handgeführte Manipulatoren haben in der Lücke zwischen Roboter und Handarbeit ihren festen Platz. Durch kollaborierende Roboter entstehen Arbeitszellen, in welchen Intelligenz und Flexibilität des Menschen mit der Genauigkeit und Stärke eines Roboters in einem gemeinsamen Arbeitsraum ohne Schutzzaun wirken. Humanoide und Serviceroboter verlassen das Feld von Science-Fiction und wachsen in kleinen Schritten zu vielfältigen Helfern des Menschen. In der Montage steigt schließlich schnelles Manipulieren von Bauteilen zur „Hohen Schule“ der Handhabungstechnik auf, weil stets mehrere Teile zeitlich und räumlich punktgenau bewegt werden müssen. Das alles ist der fachliche Spannbogen dieses Taschenbuches.

Die wichtigsten Komponenten, Verfahren und Methoden werden im Buch erläutert und bildhaft vorgestellt. Der Umfang gebot, sich auf die wesentlichen Kernaussagen zu beschränken. Die Autoren waren bemüht, ein verständliches Nachschlagewerk zu schaffen. Es soll Studierenden technischer Fächer wie auch dem Praktiker im Beruf den Einstieg in die Thematik möglichst leicht machen.

Das Buch beruht auch in dieser 2. Auflage auf Teamarbeit. Deshalb sei allen Mitwirkenden gedankt, insbesondere den Mitgliedern vom Förderverein F-AR Wien, Frau Ute Eckardt und Katrin Wulst vom Fachbuchverlag Leipzig im Carl Hanser Verlag für die sachkundige Unterstützung und Betreuung. Inhaltlich hat eine Präzisierung und punktuelle Erweiterung stattgefunden.

Wien, im November 2015

Stefan Hesse

Viktorio Malisa

1Maschinennaher Materialfluss im Industriebetrieb

1.1 Geschichtlicher Rückblick

Eine moderne Industriegesellschaft kann auf umfassendes Automatisieren nicht verzichten. Automation lässt sich jedoch nicht befehlen und auch nicht verhindern. Es handelt sich um einen historischen Prozess, der qualitativ neue Fragen an die Natur- und Technikwissenschaften stellt. Er gipfelt momentan in der Entwicklung automatisierter Fertigungsprozesse. Daraus erwächst als ständige Aufgabe, laufend eine Verbesserung von Maschine, Verfahren, Methode und Organisation anzustreben und zu erreichen. Als Voraussetzung für die Automatisierung muss ein hoher Stand in der Mechanisierung und Steuerungstechnik erreicht sein, also der Ersatz manueller Antriebsleistungen durch Motoren und Mechanismen sowie die Übergabe von Gedächtnis-, Koordinierungs- und Rechenarbeit an Daten verarbeitende Einrichtungen.

Der Begriff „Automation“ wurde vom Spanier Torres y Quevedo (1852­1936) eingeführt. Er entwickelte u. a. 1913 eine allgemeine Theorie der Ablaufsteuerung (Essais sur l' Automatique), die auch für industrielle Prozesse verwendbar war.

Mitte der 1950er Jahre war man ziemlich begeistert vom automatischen Fabrikbetrieb. So wurden 1954 in den USA Motorkolben von der Firma Pontiac vollautomatisch gefertigt. Unflexible Automaten waren der maschinelle Kern und an Roboter war noch nicht zu denken. Ein leitender Angestellter äußerte 1955 auf einem Kongress [1.1] in der Beschreibung starrer automatischer Maschinerie „… wird das Wort „Roboter“ tausende von Malen gebraucht und ich nehme an, dass sie es so oft gehört haben, dass es Ihnen ganz schlecht davon geworden ist. Trotzdem muss ich feststellen, dass ich selber niemals einen Roboter gesehen habe. Ich kenne niemand, der jemals einen gesehen hat und ich weiß weder von einem Ingenieur noch von einer Firma, welche die Absicht haben, einen zu konstruieren.“ Doch es gab solche Konstrukteure in den USA und in Großbritannien.

Die Industrieroboter entwickelten sich nach Anleihen aus zwei verschiedenen Gebieten. Das sind zum einen die Teleoperatoren und zum anderen die NC-Werkzeugmaschinen. Um radioaktives Material aus der Ferne handhaben zu können, wurden in den späten 1940er Jahren die Master-Slave-Manipulatoren entwickelt. Mit der NC-Maschine wurde das Prinzip der Freiprogrammierbarkeit von Bewegungsabläufen geschaffen. So entstanden um 1958 bei AMF (USA) der erste Versatran-Roboter und 1959 der „Unimate“ bei der Firma Unimation (USA). Der Name „Unimate“ ist ein Kunstwort aus universal und automation. Man bezeichnete sie als Universaltransportgerät oder abgekürzt als UTD (universal transfer device), um den mehr oder weniger negativ vorbelasteten Begriff „Roboter“ zu vermeiden. Die Bezeichnung „Industrieroboter“ wurde erst später eingeführt. Im Jahre 1961 installierte General Motors als erste Großfirma ein Unimate-Testmodell in seinem Presswerk Ternsted in New Jersey [1.2]. Zu weiteren Bestellungen kam es erst zwei Jahre später.

Eine frühe Roboterlösung wurde übrigens mit dem „Planetbot“ der Firma Planet Corporation (USA) schon 1955 vorgestellt. Das Gerät konnte 25 verschiedene Bewegungen ausführen, wobei Nockenscheiben und Endtaster im Spiel waren, was eine Programmierung langwierig gestaltete. Der Antrieb war hydraulisch, wie auch bei weiteren Robotern in der unmittelbar nachfolgenden Zeit.

Eine der ersten Arbeitslinien für das Punktschweißen mit dem Roboter wird in Bild 1.1 dargestellt. Es wurden 26 Roboter vom Typ „Unimate“ eingesetzt.

Bild 1.1 Robotisierte Schweißlinie für das Automobil VEGA in einem Werk von General Motors (1970).

Eine Vervielfachung handhabungstechnischer Funktionen zeigt sich bei der Automatisierung der Montage. Nach dem Vorbild der Verpackungs- und Glühlampenmaschinen entstanden in den 1950er Jahren Montageautomaten zunächst als reine Sondermaschinen. Die Handhabungsgeräte waren unflexibel, die erreichbaren Taktzeiten lagen minimal bei 5 Sekunden. Gegenwärtig erreichen Taktautomaten Leistungen, die bei bis zu 150 Takten je Minute liegen. Als unverwüstliches Zuführgerät an Montageautomaten wurde der Vibrationswendelförderer als Peripherie entwickelt. Das Prinzip der Schwingförderer hat man aber schon viel früher in Einzelfällen genutzt. Für die Kleinteilehandhabung konnte man das Prinzip „Schwingtopf“ der Teileform anpassen und auch das Orientieren (Ordnen) mit integrieren. Die Modularisierung von Funktionskomponenten kommt in den 1970er Jahren in Schwung.

In den 1980er Jahren beginnt in Deutschland die Roboterforschung mit dem globalen Ziel „Humanisierung der Arbeitswelt“. Problemkreise sind die statische und dynamische Steifigkeit, Präzisionsgetriebe, Verkabelungsstrategien, Übertragungseinheiten für Energie und Signale, Greif- und Bahnplanungssysteme für die automatisierte Montage, kinematische Optimierungen, Kollisionsvermeidung, Roboterprogrammierung und Bediengeräte für eine Führung des Armes im Raum, anwendungsorientierte und CAD-gestützte Offline-Programmiersysteme und z. B. die Simulation von Abläufen mit einer Modellierung des Roboters in zunächst abstrahierten Hüllformen (Bild 1.2).

Bild 1.2 Hüllkörpermodell einer Mehrroboterarbeitszelle. 1 Roboter an Deckenlaufschiene, 2 Roboter auf Bodenfahrschiene, 3 Person, die die Zelle betritt

Wesentliche Fortschritte sind mit Szenen abbildender Sensorik möglich geworden. Eine Szene repräsentiert einen Ausschnitt der 3D-Umgebung, der dann anhand von zweidimensionalen Abbildern untersucht werden kann. Die optischen Technologien hierzu unterliegen einer rasanten Weiterentwicklung und werden eine Brücke zwischen industrieller Bildverarbeitung und Künstlicher Intelligenz schlagen. Das maschinelle Sehen wird zum Bestandteil der Robotik werden [1.3]. Kennzeichnend ist die Identifikation von Objekten anhand ihrer Geometrie, Position, Orientierung, Ermittlung der Greifpunkte und präzises Positionieren. Das Visionssystem arbeitet mit dem Roboter in einer Regelschleife.

Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Gestaltung des Umfeldes eines Roboterarbeitsplatzes. Es ist ein bedeutsamer Kostenbestandteil. Es gilt:

Je weniger ein Roboter kann, desto mehr muss die Peripherie leisten. Allgemein ist für ein gefordertes Automatisierungsniveau die Summe aus Roboter- und Peripheriefunktionen konstant. Was man an Roboterachsen spart, muss man meistens in der Peripherie zusetzen. Man sollte allgemein mit Bewegungsachsen sparen.

Je weniger sich der Roboter an seine Umgebung selbsttätig anpassen kann, desto mehr Fremdanpassung muss von vornherein vorgenommen werden, z. B. Bereitstellung geordneter Teile statt Teile im Haufwerk. Das Bild 1.3 zeigt, dass sich Bewegungsachsen verlagern lassen [1.4].

Je mehr Robotertechnik in komplexe Strukturen integriert ist, desto deutlicher verschmelzen Automatisierung, Robotik und Peripherie miteinander.

Im Laufe der Zeit wird sich beim Roboter immer mehr Künstliche Intelligenz ansammeln, was auch die periphere Technik vereinfacht. Vorläufig ist die Peripherie aber noch ein beachtlicher Kostenfaktor.

Roboterperipherie(robot peripherals): Alle Einrichtungen, die fehlende Funktionen des Roboters ergänzen oder kostengünstiger ausführen und mit denen ein Roboter unmittelbar (1. Peripherie) zusammenarbeitet, wie z. B. Bereitstellungsgeräte für Werkstücke und Werkzeuge.

Vor allem in der Montage werden die meisten Zubringeeinrichtungen benötigt, die Kleinteile geordnet bereitstellen, wie z. B. Schrauben, Scheiben und Normteile. Teile mit hohen Ansprüchen an die Qualität der Oberflächen müssen stets magaziniert auf Einzelspeicherplätzen bereitgehalten werden. Somit sind viele Randbedingungen zu beachten[[1.5]].

Bild 1.3 Variabilität von Bewegungsachsen. a) Zuführen mit einfachem Einleger (Freiheitsgrad FF

Die Robotik geht künftig in ein neues Fabrikkonzept ein. Dieser Wandel wird als INDUSTRIE 4.0 bezeichnet. Er folgt den früheren Phasen der Industrialisierung: 1. Mechanisierung mit Dampfkraft, 2. Fließbandarbeit, 3. Automatisierung mit kaum flexiblen Eigenschaften, ausgenommen NC-gesteuerte Bearbeitungsmaschinen. Im Kern geht es um eine umfassende datentechnische Vernetzung. Werkstücke und Maschinen werden sich über Elektronik, Sensoren, Software und Internet miteinander verbinden und auch den Menschen angemessen in die Kommunikation einbeziehen. So kommt es dann zu einer bedarfsgerechten Produktion bis herunter zur Losgröße 1. Ein herzustellendes Werkstück findet von selbst seinen Weg durch die Produktionsanlage. Voraussetzung ist natürlich auch eine Hardware, die ausreichend wandlungsfähig ist. Dazu gehören Selbstkonfiguration, Selbstoptimierung und Selbstdiagnose. Solchen Anforderungen unterliegen auch die Industrieroboter, allgemein alle Roboter oder roboterähnliche Einrichtungen. An welchen Veränderungen muss gearbeitet werden?

ungefährliche, von außen nicht beeinflussbare Aktionen auch bei Anbindung an das Internet

flexible Greiforgane mit selbstanpassungsfähiger Schnittstelle Werkstück ‒ Greifer

Schnittstelle Mensch ‒ Roboter für eine situationsgerechte Kommunikation

intelligente Steuerungen, die eine Selbstorganisation und -optimierung ermöglichen

austauschbare Roboterwerkzeuge mit IT-Fähigkeiten und Erkennung der Werkzeugzustände

qualitative Selbstkontrolle der Arbeitsergebnisse sowie Zugriff auf Wissensbanken

direktes Zusammenwirken von Mensch und Roboter im Modus Hand-in-Hand-Arbeit

Anlernfähigkeit und automatische Objekt- und Szenenerkennung

situative Verhaltenssteuerung

Selbstwartung, Störungsmanagement bis hin zur Selbstreparatur (Austauschbaugruppen)

Simulationsverfahren (Konstruktion, Planung, Zykluszeit, Programmierung)

1.2 Zeitleiste Industrieroboter (Auswahl)

1938

Villard V. Pollard stellt einen Patentantrag für einen „Position Controlling Apparatus“, ein Roboterarm mit dreiachsiger Parallelkinematik, heute oft als Deltabauart bezeichnet

1954

G.C. Devol (USA) entwirft eine Maschine zum „Programmierten Transport von Gegenständen“ (Industrieroboter), Patenterteilung 1961

1955

J. Denavit und R.S. Hartenberg entwickeln ein mathematisches Verfahren zur Beschreibung der Kinematik auf Basis homogener Matrizen

1956

Kommerzieller Roboter PLANETOBOT von „Planet Corp“ mit Kurvensteuerung und Endtastern; Polarkoordinaten; 25 unabhängige Bewegungen

1957

Patenterteilung zur Robotertechnik an den Briten C.W. Kenward

1958

Roboter VERSATRAN mit zylindrischem Arbeitsraum von American Machine and Faundry (AMF) entwickelt; Tragfähigkeit 10 kg, Wiederholgenauigkeit 3,2 mm

1960

MOBOT, ein ferngesteuertes Gerät mit zwei dreigelenkigen Manipulatorarmen, ferngesteuert; auch auf ein Raupenfahrwerk aufgebaut; Hughes-Aircraft

1960

Erste sensorisierte Roboterhand MH-1 von H.A. Ernst(MIT, USA)

1961

Erster industriell eingesetzter Roboter UNIMATE bei General Motors

1963

RANCHO ARM wird im Los Amigos Hospital eingesetzt; Freiheitsgrad 6

1963

Handhabungsautomaten für die Bestückung von Leiterplatten eingesetzt

1966

Die norwegische Firma TRALLFA baut und installiert den ersten Farbspritzroboter

1969

K. Scheinman (USA) entwickelt einen Sechsachsen-Gelenkarmroboter mit elektrischen Antrieben und Computersteuerung

1970

Erstes Internationales Symposium (ISIR) über Industrieroboter (Chicago)

1971

Erste Schweißtransferstraße mit Robotern in der PKW-Produktion in Sindelfingen (KUKA)

1973

Erster elektromechanisch angetriebener Roboter FAMULUS (sechsachsig) von der Firma KUKA (Deutschland) entwickelt

1973

Erste Computerprogrammiersprache für Roboter WAVE; 1974 folgt die Sprache AL und wird zur Sprache VAL weiterentwickelt

1973

Roboter T3 von Cincinnati Milacron Corporation eingesetzt; hydraulischer Antrieb, NC-Steuerung, Traglast 50 kg

1974

Für Montageindustrieroboter wird die Programmiersprache AL (Assembly Language) entwickelt

1974

Die Firma ASEA (heute ABB) stellt den Roboter IRB-6 vor, ein vollelektrisch angetriebener und vom Mikrocomputer gesteuerter Roboter (Tragkraft 6 kg)

1975

Montageroboter SIGMA von Olivetti (Italien) entwickelt; kartesischer Arbeitsraum

1976

Selbsttätige Positioniereinrichtung RCC für Montageaufgaben am Stark Draper Laboratory (USA) entwickelt

1978

Der Roboter PUMA (basiert auf einer Vicarm-Technik) wird mit Unterstützung von GM von der Firma UNIMATION entwickelt (1974 bis 1976)

1979

bis 1985, Entwicklung des Robotertyps SCARA in Japan, Yamanashi Universität; Prof. H. Makino

1979

Erste kommerziell genutzte Robotersprache VAL für PUMA-Roboter entwickelt

1979

Parallelmanipulator in einer Robotermontagezelle von Mc Callion und Pham

1980

Erste vollrobotisierte Fabrik von FANUC (Japan)

1980

Experimentelle Montage mit kooperierenden Robotern in Tokio vorgestellt (Hitachi)

1981

Roboter mit elektrischen Direktantrieben an den Gelenken (Carnegie-Mellon Universität)

1982

UTAH-MIT-HAND; Greiferhand mit 4 Fingern nach dem Vorbild der menschlichen Hand; opponierender Daumen

1982

GM (USA) und Fanuc (Japan) vereinbaren den Bau von GMFanuc-Robotern

1985

Etwa 50 Prozent der Industrieroboter verfügen über elektromechanische Antriebe

1992

Erste gelungene Hüftoperation mit dem Chirurgieroboter ROBODOC

1992

Prototyp eines Melkroboters durch die Lely Group

1993

Schnittstelle zwischen Roboterarm und Greifer in einer Norm festgelegt

1994

Synchronisierte Steuerung zweier Roboter von YASKAWA

1999

Erste Roboterferndiagnose von der Firma KUKA

2001

Der Roboter KATANA ist erstmals ohne trennende Schutzeinrichtungen (OTS) im Einsatz (NEURONICS; Schweiz)

2006

Dualarmroboter von der Firma MOTOMAN mit 13 Bewegungsachsen

2006

Zehn Prozent aller Industrieroboter sind mit Sensoren ausgestattet

2007

Rund 1 Million Industrieroboter sind weltweit im Einsatz

2007

Der Industrieroboter TITAN von KUKA bewegt Lasten bis zu 1300 kg

2011

Doppelarmroboter von verschiedenen Firmen im Angebot

2012Erste Internationale Konferenz über parallele Seilroboter in Stuttgart

Literatur- und Quellenverzeichnis

[1.1]Erler, F.u.a.: Revolution der Roboter ‒ Untersuchungen über Probleme der Automatisierung. Isar Verlag, München1956

[1.2]Nocks, L.: The Robot-The Life Story of a Technology. Greenwood Press, London2007

[1.3]Jahr, I.: Lexikon der industriellen Bildverarbeitung. Spurbuchverlag, Baunach2003

[1.4]Hesse, S.:Industrieroboterpraxis. Vieweg Verlag, Braunschweig Wiesbaden1998

[1.5]Hesse, S.:Handhabungstechnik von A bis Z. Hoppenstedt Publishing, Darmstadt2008

2Robotik ‒ Technik für den Menschen