Über den Aufbau und die Struktur der Industrieroboter

Das wichtigste an einem Roboter ist, dass er gelenkt oder programmiert werden kann. Aufbau und Struktur müssen dementsprechend darauf ausgelegt sein. Die Lenkung und die Programmierung erfolgen durch die Steuerung. Hiermit kann der Bediener des Roboters bestimmen, welche Bewegungen ausgeführt werden sollen.

Ein wichtiger Bestandteil, wenn es um den Aufbau von Robotern geht, ist der Manipulator. Hierbei handelt es sich um den Arm des Roboters, der die Bewegungen durchführt, die durch die Steuerung vorgegeben werden. Notwendig sind dafür – vorstellbar wie beim Menschen – verschiedene Gelenke und Glieder. Am Ende des Greifarmes befindet sich das nötige Werkzeug, das verwendet wird oder der Greifer. Er wird in der Fachsprache als Effektor bezeichnet.

Damit das Werkzeug richtig bewegt wird, sind die so genannten intelligenten Industrieroboter, aber auch viele andere, mit Sensoren ausgestattet. Wie beim Menschen ist es ihre Aufgabe, etwas wahrzunehmen, sodass diese Informationen ans „Gehirn“, an die Zentrale des Roboters, weitergegeben werden können. Zum Beispiel geben die Sensoren darüber Aufschluss, wo sich der Greifarm gerade befindet und welche Position er als nächstes einnehmen sollte. Meistens werden die entsprechenden Positionen durch, aus anderen Zusammenhängen bekannte, Lichtschranken gemessen und gesteuert.

Natürlich ist für einen Industrieroboter auch ein Antrieb nötig. Nicht selten erfolgt dieser durch aufwändige Elektronik. Es besteht weiterhin die Möglichkeit, einen Motor sowie ein Getriebe als Antrieb einzusetzen. Alternativen hierzu sind pneumatische und hydraulische Antriebe.

Die Kinematik gibt an, über wie viele Achsen die Industrieroboter verfügen und wie viele Bewegungen sie machen können. In der Regel sind drei Achsen als Minimum anzusehen, damit so gut wie jede Stelle im Raum angefasst und bearbeitet werden kann. Je mehr Rotations- und Translationsachsen, umso größer die Mobilität des Industrieroboters. Und diese Mobilität wird immer weiter verbessert.

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Über die Entwicklung und Konzeption von Industrierobotern

Die geschichtliche Entwicklung von Industrierobotern hat gezeigt, dass die Wissenschaft in den letzten Jahren und Jahrzehnten einen riesigen Fortschritt gemacht hat. Waren anfangs nur Roboter denkbar, die einfache Bewegungsabläufe und das auch nur mit Hilfe der menschlichen Hand ausführten, so wurden sie wenig später schon etwas selbständiger und mit Hilfe des Computers sowie entsprechender Software immer eigenständiger.

Heute kann ein Industrieroboter nicht nur von menschlichen Mitarbeitern lernen und Bewegungsabläufe nachahmen, er kann dank moderner Sensorik und der nötigen technischen Intelligenz auch kombinieren und mehrere Vorgänge zugleich bearbeiten. Künftig wird diese „eigene Intelligenz“ noch weiter gefördert werden, sodass Industrieroboter bald noch einfacher zu bedienen und programmieren sind.

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Die verschiedenen Arten von Robotern

Serielle und parallele Kinematik

Um noch genauer auf die unterschiedlichen Robotertypen einzugehen, müssen diese näher betrachtet werden. Zum einen gibt es Roboter mit serieller und solche mit paralleler Kinematik. Bei der zuletzt genannten parallelen Kinematik werden mehrere Vorgänge parallel erledigt. Dies schafft unter anderen der Delta-Roboter, der mit mehreren Rotationsachsen ausgestattet ist und dadurch mehrere Arbeitsvorgänge gleichzeitig erledigen kann.

Der Hexapod-Roboter, der zum Beispiel bei einem Simulator im Freizeitpark verwendet wird, kann zahlreiche Bewegungen in sämtliche Richtungen und Winkel gleichzeitig übernehmen. Dies macht ihn überaus flexibel und mobil.

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Gelenkarmroboter

Etwas eingeschränkter, aber durchaus praktisch sind dagegen die Vertreter der seriellen Kinematik. Dazu zählen die so genannten Gelenkarmroboter. Sie bewegen sich ähnlich wie der Arm eines Menschen und führen Arbeiten zwar ebenso sorgfältig aus, jedoch gibt es hier deutliche Einschränkungen, wie die Schwierigkeit von mehreren Produktionsvorgängen gleichzeitig. Teilweise werden Gelenkarmroboter aber mit mehreren Rotationsachsen ausgestattet, um zumindest dadurch etwas beweglicher sein zu können.

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Portalroboter, Delta-Roboter und Hexapod-Roboter

Eine Unterart eines Gelenkarmroboters stellt der Portalroboter dar. Er besitzt vier so genannte Linearachsen und hat eine Rotationsmöglichkeit, die direkt am Greifarm ansetzt. Die Beweglichkeit ist ähnlich eines Krans vorstellbar.

Der Hexapod-Roboter ist mit ganzen sechs Linearachsen ausgestattet. Auf diesen Fakt ist der Name zurück zu führen. Hexapod ist griechisch und bedeutet soviel wie „mit sechs Füßen behaftet“. Wie bereits beschrieben, gehört der Hexapod-Roboter zu den Industrierobotern mit paralller Kinematik.

Ebenso wie der Delta-Roboter. Hier sind drei Rotationsachsen installiert und mehrere Arbeitsvorgänge können gleichzeitig erledigt werden innerhalb einer gewissen räumlichen Vorgabe.

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Robocoaster

Der Robocoaster unterscheidet sich gravierend von den bisher genannten Robotern, da er zwar einem wichtigen Zweck dient und ähnlich den beschriebenen Prinzipien funktioniert, jedoch dient er dem Vergnügen. Der Robocoaster ist ein Fahrgeschäft für Menschen. Der Greifarm bewegt mehrere Personensitze statt wie bei anderen Robotern ein gewisses Werkzeug. Weltweit ist dieser Roboter einzigartig. Die Dimensionen dieses Typs Roboter liegen bei bis zu vier Tonnen Gewicht und sieben Meter Höhe.

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