Welche Komponenten umfassen industrielle Roboterarme?

Industrieroboterarme sind hochentwickelte Maschinen, die für vielfältige Aufgaben in der Fertigung und anderen industriellen Umgebungen konzipiert sind. Sie umfassen typischerweise die folgenden Hauptkomponenten:

1. Manipulator/Arm

Der Manipulator, also der Roboterarm selbst, besteht typischerweise aus mehreren starren Segmenten, die durch Gelenke verbunden sind und so die Struktur des menschlichen Arms nachahmen. Er umfasst üblicherweise die folgenden Teile:

• BasisDer stationäre Teil des Arms, der ihn am Boden oder an einer Arbeitsfläche verankert.
• LinksDie starren Segmente, aus denen der Arm besteht.
• GelenkeDie Dreh- oder Linearbewegungspunkte, die die Glieder verbinden. Gängige Typen sind:
  • " target="_blank" rel="noopener">Drehgelenke (Drehgelenke): Drehbewegung zulassen.
  • Lineare Gelenke (prismatische Gelenke): Lineare Bewegung zulassen.

2. Endeffektor

Der Endeffektor ist das am Ende des Roboterarms befestigte Werkzeug, das für spezifische Aufgaben angepasst ist. Gängige Typen sind:

• GreiferZum Aufnehmen und Platzieren von Objekten, kann es mechanisch, per Vakuum oder magnetisch erfolgen.
• SchweißbrennerFür Schweißanwendungen.
• SpritzpistolenZum Lackieren oder Beschichten.
• Schraubendreher/BohrmaschinenFür Montagearbeiten.
• Sensoren/SondenFür Inspektions- und Messaufgaben.

3. Aktuatoren

Aktuatoren sind Bauteile, die Bewegungen in den Gelenken des Roboterarms erzeugen. Zu den Aktuatortypen gehören:

• ElektromotorenÜblich in den meisten Industrierobotern, einschließlich Schrittmotoren und Servomotor, bietet präzise Steuerung.
• Hydraulikzylinder: Bietet starke Kraft für anspruchsvolle Anwendungen durch den Einsatz von Druckflüssigkeit.
• Pneumatikzylinder: Druckluft eignet sich für schnelle und sich wiederholende Bewegungen, ist aber weniger präzise als elektrische oder hydraulische Aktuatoren.

4. Sensoren

Sensoren liefern dem Steuerungssystem Rückmeldungen, um Präzision und Anpassungsfähigkeit zu verbessern. Zu den Sensortypen gehören:

• PositionssensorenEncoder und Resolver messen die exakte Position jedes Gelenks.
• Kraft-/Drehmomentsensoren: Messen Sie die am Endeffektor wirkenden Kräfte und Drehmomente.
• Vision SystemsKameras und Bildprozessoren ermöglichen es dem Roboter, seine Umgebung zu sehen und zu interpretieren.
• Näherungssensoren: Die Anwesenheit von Objekten in der Nähe erkennen, was für die Kollisionsvermeidung unerlässlich ist.
• Berührungssensoren: Dem Roboter ermöglichen, physischen Kontakt mit Objekten zu erkennen.

5. Verantwortlicher

Die Steuereinheit ist die Recheneinheit, die die Operationen des Roboters steuert. Zu den wichtigsten Komponenten und Funktionen gehören:

• CPUDie zentrale Verarbeitungseinheit, die die Steuerungsalgorithmen ausführt.
• MemorySpeichert die Programmier- und Betriebsdaten des Roboters.
• Software ControlBietet die Schnittstelle zur Programmierung und Steuerung des Roboters, oft einschließlich Echtzeitbetriebssystemen für präzises Timing.
• Bewegungssteuerungsalgorithmen: Berechnen Sie die erforderlichen Bewegungen und Flugbahnen.

6 Netzteil

Das Netzteil liefert die notwendige Energie für alle Roboterkomponenten. Zu den Typen gehören:

• Elektrische Stromversorgungen: Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom für elektrische Aktoren und Steuerungen.
• Hydraulikaggregate (HPUs): Erzeugung und Steuerung der für Hydraulikaktuatoren benötigten Hochdruckflüssigkeit.
• Pneumatische Systeme: Luft für pneumatische Aktuatoren komprimieren und regulieren.

7. Übertragungssysteme

Die Übertragungssysteme übertragen die Betätigungskraft auf die Gelenke und den Endeffektor. Zu den Komponenten gehören:

• Getriebe: Das Drehmoment wird erhöht und die Drehzahl verringert, wodurch ein mechanischer Vorteil erzielt wird.
• Gürtel und Ketten: Dient der Energieübertragung zwischen Komponenten und wird häufig dort eingesetzt, wo Flexibilität und eine kompakte Bauweise erforderlich sind.
• Kugelgewindetriebe: Umwandlung von Drehbewegungen in Linearbewegungen mit hoher Präzision.

8. Basis

Die Basis ist die stationäre Plattform, die den Roboterarm trägt. Sie umfasst häufig Folgendes:

• MontageschnittstellenZur Befestigung des Roboters am Boden oder an einer Werkbank.
• Integrierte KomponentenZum Beispiel Steuerungen und Netzteile in einigen kompakten Bauformen.

9. Bedienoberfläche

Die Steuerungsschnittstelle ermöglicht es menschlichen Bedienern, mit dem Roboter zu interagieren und ihn zu programmieren. Zu den Schnittstellentypen gehören:

• Anhänger zum Lehren: Handgeräte mit Tasten und Bildschirm zur manuellen Programmierung und Steuerung.
• Grafische Benutzeroberflächen (GUIs): Eine Software für Computer oder Tablets, die eine intuitive Möglichkeit bietet, den Roboter zu programmieren und zu überwachen.
• Programmiersprachen: Speziell für Roboter (z. B. RAPID für ABB-Roboter, KRL für KUKA-Roboter) oder allgemeinere Sprachen wie Python und C++.

10. Kommunikationssysteme

Kommunikationssysteme ermöglichen es dem Roboter, sich mit anderen Maschinen und Systemen zu verbinden. Gängige Protokolle und Methoden sind:

• EthernetFür schnelle und zuverlässige Kommunikation.
• FeldbussystemeZum Beispiel PROFIBUS, DeviceNet und CAN-Bus für die industrielle Echtzeitkommunikation.
• Drahtlose KommunikationFür flexible und ortsunabhängige Einsätze, häufig über WLAN oder Bluetooth.
• Industrielle IoT-Integration: Ermöglichung der Vernetzung mit umfassenderen Smart-Factory-Systemen zum Datenaustausch und zur Prozessoptimierung.

Diese Komponenten arbeiten zusammen und bilden ein äußerst vielseitiges und funktionales Robotersystem, das in der Lage ist, ein breites Spektrum industrieller Aufgaben präzise und effizient auszuführen.