Was ist ein Roboterarm?
Ein Roboterarm ist ein Industrieroboter, der so geformt ist, dass er die Bewegung einer menschlichen Hand nachahmt.
Der Roboter besteht im Wesentlichen aus einem Manipulatorteil, der aus sechs Rotationsachsen und Gliedern besteht, einem Handteil zum Greifen von Lasten und einem Steuerungsteil zur Kontrolle des Roboters und zur Überprüfung seines aktuellen Zustands.
Bei der Einführung eines Roboters muss ein Schutzzaun für die Sicherheit der Arbeiter vorgesehen werden. Bei Robotern, die als kooperative Roboter bezeichnet werden, ist jedoch nicht unbedingt ein Schutzzaun erforderlich, wenn eine Risikobewertung durchgeführt wird und der Roboter mit einem angemessenen Risikoniveau betrieben werden kann.
Anwendungen von Roboterarmen
Roboterarme werden je nach Art der Verbindung in serielle und parallele Glieder unterteilt. Serielle Glieder sind linear verbunden, während parallele Glieder parallel geschaltet sind.
Roboter mit seriellen Gliedern sind Roboter, bei denen auf ein Glied das nächste in Reihe folgt. Sie zeichnen sich durch einen großen Bewegungsspielraum und die Fähigkeit aus, sich wie eine menschliche Hand zu nähern und aus einem Winkel zu arbeiten. Serial-Link-Roboter werden in den folgenden Anwendungen eingesetzt, wobei sie ihren hohen Grad an Bewegungsfreiheit nutzen.
1. Schweißen
Hierbei handelt es sich um den Prozess des Zusammenfügens von Automobilkarosserien und anderen Komponenten durch Schmelzen des Metalls der Komponenten. Das Schweißen kann von Robotern durchgeführt werden, um ein genaues Schweißen mit geringen Abweichungen zu gewährleisten, was zu einer Verbesserung der Qualität führen dürfte.
2. Montage
Bei dieser Arbeit geht es um den Zusammenbau von Teilen, die in andere Teile gegriffen wurden, das Anziehen von Schrauben usw. Vertikale Gelenkroboter können auch Aufgaben übernehmen, die von Menschenhand ausgeführt werden, und können die Arbeit von Handwerkern genau reproduzieren.
3. Lackieren
Hierbei handelt es sich um eine Aufgabe, bei der eine am Ende eines vertikal gelenkigen Roboters angebrachte Spritzpistole verwendet wird, um die Karosserie eines Autos oder eines anderen Objekts zu lackieren.
Parallelgelenkroboter sind Roboter mit parallelen Gliedern, die aus dem Sockel herausragen, wobei die Pfote des Roboters am Ende des Glieds befestigt ist. Parallelgelenkroboter zeichnen sich durch ihre schnelle Bewegung aus und werden für die folgenden Anwendungen eingesetzt.
4. Verpackung von Kisten
Verpacken von Lebensmitteln (z. B. einzeln verpackte Süßwaren) von einem Förderband in Kunststoffschalen.
5. Inspektion
Arbeiten, bei denen eine von der Decke hängende Kamera verwendet wird, um zu beurteilen, ob die Qualität der Teile in Ordnung ist oder nicht, und um zu entscheiden, ob sie an den nächsten Prozess weitergegeben werden sollen oder nicht.
Funktionsweise des Roboterarms
Ein Industrieroboter besteht aus drei Elementen: einem Manipulator, der Bewegungen ausführt und die Arbeit verrichtet, einer Robotersteuerung, die den Manipulator bewegt und kontrolliert, und einem Programmiergerät, das dem Manipulator die Bewegungen beibringt.
Manipulatoren mit serieller Verbindung bestehen aus einer Verbindung und einer Drehachse. Es gibt sechs Drehachsen, die in der Regel von einem AC-Servomotor angetrieben werden. Jede dieser sechs Achsen führt die folgenden Bewegungen aus:
1. Schwenken: der gesamte Körper wird geschwenkt
2. Unterarm: Bewegt den Körper vor und zurück, indem der Unterarm bewegt wird
3. Oberarm: Bewegt den Arm nach oben und unten
4. Handgelenkschwenkung: Drehen der Arme
5. Handgelenksbeugung: Beugen des Handgelenks
6. Handgelenksdrehung: Drehen des Handgelenks
Weitere Informationen zu Roboterarmen
1. Programmierung des Roboterarms
Wenn der Roboter eine Bewegung ausführt, erhält die Robotersteuerung die Positionskoordinaten (X, Y, Z) der Pfote des Manipulators und die Drehkoordinaten (Rx, Ry, Rz) der Pfote. Die Motoren jeder Achse bewegen sich entsprechend der Pfotenposition und des Drehwinkels, sodass der Roboter die gewünschte Bewegung ausführen kann.
Anlernen des Roboters an die Position mit einem Programmierhandgerät
Teach-Pendants sind Eingabegeräte, die dem Roboter Positionen speichern (teachen) können. Der Roboter kann direkt über eine Tastatur oder einen Touchscreen bewegt werden, und seine Körperhaltung kann vom Roboter geteacht und reproduziert werden.
Herkömmliche Teach-Pendants für Industrieroboter erfordern eine Einarbeitung in ihre Bedienung. In den letzten Jahren wurden einige Roboter mit einer Technik entwickelt, die als direktes Teachen bezeichnet wird und die auch Anfängern ein einfaches Teachen ermöglicht.
Programmierung der Koordinaten auf einem Personalcomputer
Bei dieser Methode wird der Roboter auf einem Personalcomputer programmiert und die Koordinaten des Roboters werden festgelegt.
Bislang war die Programmierung in einer Programmiersprache wie C die gängige Methode, aber die Programmierung selbst erfordert gute Kenntnisse und die Fehlersuche ist sehr zeitaufwändig.
In den letzten Jahren haben immer mehr Roboterhersteller simulationsähnliche Programmierwerkzeuge angeboten. Dabei handelt es sich um Programmierwerkzeuge, die ein Robotermodell auf einen PC projizieren und es dem Benutzer ermöglichen, den Roboter auf dem PC zu manipulieren, um die Koordinaten zu lernen. Die Besonderheit dieses Tools besteht darin, dass die Bewegungen des Roboters visuell nachvollziehbar sind und die Bewegungen des Roboters gelehrt werden können, ohne dass man über Programmierkenntnisse verfügen muss.
Erkennen von Koordinaten durch Bilderkennung
Eine Kamera nimmt Bilder von oben auf, bestimmt, wohin sich der Roboter als nächstes bewegen soll und berechnet automatisch die Koordinaten. Diese Methode wird beim Bulk Picking eingesetzt. Beim Bulk Picking werden Teile zufällig in Kisten gestapelt, gegriffen und auf ein Förderband gelegt oder in Kisten für den nächsten Prozess verpackt.
Bilderkennung ist nützlich für Aufgaben, bei denen der Roboter jedes Mal andere Koordinaten anfahren muss, aber es ist zu beachten, dass der Aufbau eines Systems teuer ist.
2. Die Rolle des industriellen Roboterarms
Industrielle Roboterarme werden in einer Vielzahl von Branchen immer beliebter, z. B. in Fabriken, Produktionsstätten und Vertriebszentren. Der Vorteil der Einführung eines Roboterarms besteht darin, dass er anstelle von Menschen arbeiten kann, auch nachts und an Feiertagen, ohne eine Pause einzulegen. Für diese Nutzer soll der Roboterarm zu arbeitssparenden Lösungen beitragen, um den Arbeitskräftemangel zu beheben und die Produktivität zu steigern.
Es heißt, dass viele der in der Produktion auftretenden Fehler auf menschliche Fehler zurückzuführen sind und dass menschliche Arbeit zu Qualitätsschwankungen und verminderter Effizienz führen kann. Die Einführung von industriellen Roboterarmen kann dazu beitragen, menschliche Fehler zu reduzieren und eine konstante Qualität der Arbeit und der Produkte zu gewährleisten. Da die Daten der Produktionshistorie gespeichert werden, ist es außerdem möglich, die Daten zu analysieren, um die Qualität zu verbessern und ein schnelles Feedback als Reaktion auf Reklamationen zu erhalten.
Darüber hinaus können Roboter Aufgaben wie den Umgang mit gefährlichen Materialien, Arbeiten an hochgelegenen Orten, den Transport schwerer Gegenstände und Aufgaben, die Präzision erfordern, übernehmen, bei denen ein Verletzungsrisiko oder die Möglichkeit von Unfällen besteht, wodurch die Sicherheit der Arbeitnehmer gewährleistet und die Arbeitsumgebung verbessert wird.