Was ist ein Robotermanipulator?

Ein Robotermanipulator ist ein Mechanismus ähnlich einem Roboterarm, der dazu dient, Materialien, Werkzeuge und Teile ohne direkten menschlichen Kontakt zu manipulieren oder zu bewegen. Bei den meisten Robotermanipulatoren handelt es sich um leichte Geräte, die es Menschen ermöglichen, in einer völlig sicheren Umgebung mit Objekten zu interagieren. Manchmal kann ein Material gefährlich oder radioaktiv sein oder sich einfach an einem unzugänglichen Ort befinden. Robotermanipulatoren ähneln Roboterarmen und bestehen aus mehreren Segmenten. Sie werden in industriellen Anwendungen eingesetzt, um Aufgaben wie Montage, Schweißen, Oberflächenbearbeitung und Bohren effizient auszuführen.

Die segmentierten Arme können Objekte unter menschlicher Kontrolle greifen und bewegen. Jeder kommerzielle Manipulatorroboter besteht aus zwei diskreten Elementen: der Steuerung und dem Manipulatorarm. Die meisten dieser Arme verfügen über sechs Freiheitsgrade und einen proprietären Controller. Arme unterscheiden sich voneinander dadurch, dass verschiedene Komponenten so angeordnet sind, dass sie eine bestimmte Leistung erbringen. Die Leistung eines Manipulators wird anhand von Merkmalen wie Genauigkeit, Nutzlastgewicht und Geschwindigkeit gemessen. Bei Entscheidungen über die Leistung eines Robotermanipulators werden auch Reichweite und Geschicklichkeit gemessen.

Die Reichweite ist ein Maß dafür, wie weit der Manipulator den Arbeitsraum abdeckt. Geschicklichkeit ist eine Eigenschaft der Winkelverschiebung der Armgelenke. Das Zuladungsgewicht wird vom Hersteller angegeben und berücksichtigt auch die Zuladungskapazität bei unterschiedlichen Reichweiten- und Geschwindigkeitsbedingungen. Die Fähigkeit des Arms, die Bewegung zu wiederholen, oder die Wiederholbarkeit, wird gemessen, um eine genaue Vorstellung von der Genauigkeit des Arms zu erhalten. Mithilfe von Bewegungstestmethoden und Simulationen werden Leistungsparameter für verschiedene Anwendungen überprüft.

Durch verschiedene Kombinationen von Gliedern und Gelenken entstehen verschiedene Arten von Manipulatoren. Die starren Teile, die die Gelenke verbinden, werden Glieder genannt. Gelenke ermöglichen die Bewegung von Verbindungen und können linear oder rotierend sein. Lineare mechanische Verbindungen ermöglichen nur eine nicht rotierende Bewegung zwischen benachbarten Verbindungen. Drehgelenke ermöglichen jedoch eine Drehung der Verbindungsglieder.

Beispielsweise wird der zylindrische Manipulatorroboter mit linearen Gelenken hergestellt, die mit einem Basisdrehgelenk verbunden sind. Ein kartesischer Roboter oder eine Portalkonfiguration besteht aus linearen Gelenken im Arm. Eine Polkonfiguration besteht aus einer Kombination von Linear- und Drehgelenken. Ein Gelenkmanipulatorroboter hingegen verfügt über einen Arm, dessen Glieder durch Drehgelenke verbunden sind.

Grundsätzlich kann man sich den Manipulator als eine Puppe vorstellen, die mit einem Arm und einem Körper verbunden ist. Die Puppe hat kompakte Gelenke und dient zur Ausrichtung der Teile. Der Arm und der Körper werden zur Manipulation der Werkzeuge oder Teile im Arbeitsbereich verwendet. Letzteres kann für unterschiedliche Anwendungsarten entsprechend konfiguriert werden.
Viele Manipulatorarme können auf nahezu jeder Oberfläche befestigt werden. Einige Manipulatoren sind so weit fortgeschritten, dass die Handgelenke mechanische Greiffinger enthalten. Dadurch kann der Manipulatorroboter einen so empfindlichen Gegenstand wie ein Ei aufnehmen. Einige Manipulatoren verfügen außerdem über eine fortschrittliche Software, mit der sie mühelos über einen Computer gesteuert oder in andere Systeme integriert werden können.

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