Industrieroboter: Technik, Berechnung Und Anwendungsorientierte Auslegung

ISBN-13: 9783642935084 / Niemiecki / Miękka / 2012 / 368 str.

Edwin J. Kreuzer; Jan-Bernd Lugtenburg; Hans-Georg Mei Ner

Opis

Dieser praxisorientierte Leitfaden vermittelt die grundlegenden Kenntnisse der Konstruktionsprinzipien von Industrierobotern mit Schwerpunkt auf dem methodischen Vorgehen im Rahmen der Entwicklungs- und Berechnungsarbeiten.

Recenzje

"...Durch die sehr gute Stoffauswahl und die entsprechende Abstimmung gibt das Werk einen umfassenden Überblick über das Gebiet der Industrieroboter, ... Durch den in diesem Werk gebündelten Erfahrungsschatz und durch die umfangreichen Literaturangaben kann das Buch jedem erfahrenen Ingenieur, aber auch dem angehenden Fachmann, als Nachschlagewerk und für die Studierenden als Lehrbuch nachdrücklich empfohlen werden." (VDI-Z) "...Es ist lesenswert, und es sollte auch in keinem Bücherschrank der "Robotergilde" fehlen." (ZAMM) "...Die vier Autoren leisten somit methodische Hilfe beim Entwurf des mechanisch-elektrischen Teils, der Steuerungskomponenten von Robotern bis hin zur Programmierung. Das wird überzeugend gepackt. Zusammenhänge im großen, wichtige Details, bewährte Arbeitsschritte und die Vertiefung am immer gleichen Beispielroboter erleichtern das Verständnis und heben die Sachkompetenz der Autoren heraus...Die grundsätzliche Herangehensweise macht das sauber ausgearbeitete Buch natürlich für den Entwurf anderer "mechatronischer Systeme" allgemein interessant. Deshalb verdient es das Interesse einschlägig tätiger Techniker, Ingenieure und Studenten..." (Maschinenmarkt) "...ist das Buch klar und übersichtlich gegliedert und gut illustriert. Es vermittelt einen guten Gesamtüberblick über die wesentlichen - anwendungsneutralen - Methoden, Verfahren und technischen Lösungsmöglichkeiten von rein bahngesteuerten IR. Es verliert sich nicht in Einzelheiten und wird dem selbst bestellten Anspruch als Leitfaden ... gerecht, ... sollte dieses Buch seinen Platz in den Bibliotheken der Enwicklungs- und Forschungseinrichtungen finden." (wt - Produktion u. Management)

Spis treści

A — Übersicht und Stand der Entwicklung.- 1 Einleitung.- 1.1 Definition und Einsatzgebiete.- 1.2 Historische Entwicklung und Trends.- 1.3 Literaturübersicht.- 1.4 Inhaltsübersicht.- 1.5 Bemerkungen zur Schreibweise.- 2 Aufbau von Industrierobotern.- 2.1 Anforderungen an Industrieroboter.- 2.2 Kinematische Grundtypen.- 2.3 Beispielroboter.- 2.3.1 Dynamische Kenngrößen.- 2.3.2 Mechanik der Antriebselemente.- B — Grundlagen zur Berechnung und Auslegung.- 3 Mechanische Modellbildung.- 3.1 Mehrkörpersysteme.- 3.2 Finite-Elemente-Systeme.- 3.3 Kontinuierliche Systeme.- 3.4 Hybride Mehrkörpersysteme.- 3.5 Bewertung der mechanischen Modelle.- 3.6 Beispielroboter als Mehrkörpersystem.- 4 Kinematik.- 4.1 Grundlegendes zur Kinematik von Industrierobotern.- 4.1.1 Lagebeschreibung der Teilkörper.- 4.1.2 Geschwindigkeit der Teilkörper.- 4.1.3 Beschleunigung der Teilkörper.- 4.1.4 Virtuelle Bewegung.- 4.1.5 Denavit-Hartenberg-Methode.- 4.2 Wechselwirkung Manipulator — Weltkoordinaten.- 4.2.1 Transformation der Manipulator- in Weltkoordinaten: Vorwärtstransformation.- 4.2.2 Transformation von Welt- in Manipulatorkoordinaten: Rückwärtstransformation.- 4.2.3 Vergleich von Verfahren zur Rückwärtstransformation.- 5 Bewegungsgleichungen.- 5.1 Grundlagen und Ubersicht.- 5.2 Kräftearten.- 5.2.1 Eingeprägte Kräfte und Momente.- 5.2.2 Reaktionskräfte und -momente.- 5.3 Grundgleichungen der Dynamik.- 5.3.1 Dynamik der Teilkörper.- 5.3.2 Globale Newton-Eulersehe Gleichungen.- 5.4 Bewegungsgleichungen.- 5.4.1 Nichtlineare Bewegungsgleichungen.- 5.4.2 Linearisierte Bewegungsgleichungen.- 5.4.3 Automatische Gleichungsaufstellung.- 5.4.4 Bewegungsgleichungen des Beispielroboters.- 5.4.5 Berücksichtigung von Übersetzungsverhältnissen.- 5.5 Inverses Problem.- 5.6 Zustandsgieichungen.- 5.7 Reaktionsgleichungen.- 5.8 Festigkeitsabschätzung für Strukturelemente.- 6 Auswertung der Bewegungsgleichungen.- 6.1 Analytische Verfahren.- 6.1.1 Lösung der Bewegungsgleichungen.- 6.1.2 Berechnung des Roboterzustands bei gegebener Trajektorie (inverses Problem).- 6.1.3 Eigenwerte und -vektoren.- 6.1.4 Stabilität.- 6.2 Simulation.- 6.3 Experimentelle Verfahren (Identifikation).- 6.4 Beispiel.- 6.4.1 Bewegungsgleichungen.- 6.4.2 Charakteristische Trajektorie, Transformationen.- 6.4.3 Trägheitsmomente, Steuermomente.- 6.4.4 Eigenwerte.- 6.4.5 Stabilität.- 6.4.6 Elastische Systeme.- 7 Steuerung.- 7.1 Übersicht.- 7.1.1 Anforderungen und Aufgaben.- 7.1.2 Einordnung von Robotersteuerungen.- 7.1.3 Zum Stand der Technik.- 7.2 Bewegungsplanung.- 7.2.1 Koordinatentransformationen.- 7.2.2 Bewegungsarten und Interpolation.- 8 Regelung.- 8.1 Regelung einer entkoppelten Achse.- 8.1.1 Struktur der Regelung.- 8.1.2 Reglertypen.- 8.1.3 Bleibende Regelabweichung.- 8.1.4 Bestimmung der Reglerparameter.- 8.1.5 Beispiel.- 8.2 Lineare Mehrgrößen-Regelung.- 8.2.1 Polvorgabe.- 8.2.2 Optimaler Znstandsregler (Riccati-Regelung).- 8.2.3 Reglerentwurf mit Kompensation der Kopplungen.- 8.2.4 Modale Regelung.- 8.3 Regelung des Gesamtsystems.- 8.3.1 Klassische Einzelachsenregelung.- 8.3.2 Nominalsteuerung mit unterlagerter Feinregelung.- 8.3.3 Regelung durch das inverse System (Feedback-Kompensation).- 8.3.4 Realisierung der Steuerungskonzepte.- 8.3.5 Beispielroboter.- 8.4 Weitere Regelkonzepte.- 8.4.1 Adaptive Regelung.- 8.4.2 Robuste Regelung.- 8.4.3 Dezentrale Regelung.- 8.4.4 Regelung elastischer Systeme.- 8.5 Digitale Regelung.- 8.6 Zusammenfassung und Bewertung.- C — Konstruktive Gestaltung, Antriebe und Meßtechnik und Programmierung.- 9 Konstruktive Gestaltung.- 9.1 Strukturelemente.- 9.2 Gelenke.- 9.3 Getriebe und Übertragungselemente.- 9.3.1 Stirnradgetriebe.- 9.3.2 Kegelradgetriebe.- 9.3.3 Planetengetriebe.- 9.3.4 Cyclo-Getriebe.- 9.3.5 Harmonic-Drive-Getriebe.- 9.3.6 Zahnriemengetriebe.- 9.3.7 Gewindespindeln.- 9.3.8 Kardanwellen.- 9.4 Greifer und sensorische Greifsysteme.- 9.5 Werkstoffe.- 9.5.1 Faserverbundwerkstoffe.- 9.5.2 Herstellverfahren für Bauteile aus Faserverbundwerkstoffen.- 9.5.3 Gestaltung von Krafteinleitungen bei Faserverbundwerkstoffen.- 9.5.4 Einsatzbereiche von Faserverbundwerkstoffen bei Industrierobotern.- 9.6 Reinraumanwendungen.- 9.7 Ausgeführtes Beispiel.- 10 Antriebe und Meßtechnik.- 10.1 Antriebe.- 10.1.1 Elektromotorische Antriebe.- 10.1.2 Direktantriebe.- 10.1.3 Bremsen.- 10.2 Messung von Bewegungsgrößen.- 10.2.1 Eesolver.- 10.2.2 Inkrementale Drehgeber.- 10.2.3 Absolute Drehgeber.- 10.2.4 Multiturn-Drehgeber.- 10.2.5 Drehgeschwindigkeitsmessung.- 11 Programmierung.- 11.1 Einleitung.- 11.2 Online-Programmierung durch Teach-In — Beispiel Programmschrittsystem.- 11.2.1 Aufbau eines Industrieroboterbetriebssystems.- 11.2.2 Handprogrammiergerät (HPG).- 11.2.3 Menuesteuerung mit dem Handprogrammiergerät.- 11.2.4 Benutzerschnittstelle Terminal.- 11.3 Problemorientierte Programmiersprachen für Industrieroboter.- 11.3.1 Hindernisse beim Einsatz von Programmiersprachen.- 11.3.2 Ein modernes Programmiersystem.- 11.3.3 Bewegungssteuerung.- 11.3.4 Anwendung der Bewegungskommandos und Beispielprogramme.- 12 Steuerungshardware.- 12.1 Grundstruktur und Elektronikkomponenten einer Industrierobotersteuerung.- 12.1.1 Prozeßrechner mit Peripherie.- 12.1.2 Roboterspezifische Hardware.- 12.1.3 Servoantriebstechnik.- 12.1.4 Energieversorgung und Kühlaggregat.- 12.2 Weiterentwicklungen der Hardwarestrukturen.- 12.2.1 Ein Prozessor an einem Systemdatenbus.- 12.2.2 Kopplung von zwei Bussystemen.- 12.2.3 Mehrprozessorsysteme.- 12.3 Komponenten des Steuerschranks.- 12.3.1 Digitalelektronik.- 12.3.2 Energieversorgungsbaugruppen.- 12.3.3 Servoelektronik.- 12.3.4 Bedieneinrichtungen.- 12.3.5 Programme zur Hardwareprüfung.- 12.4 Steuerschrank für ein Mehrprozessorsystem.- A Protokoll der Berechnung der Bewegungsgleichungen mit dem Programmsystem NEWEUL.- B Alphabetische Auflistung der ROBOS-Befehle.- C Die wichtigsten Programmierbefehle.- C.1 Monitor-Kommandos.- C.2 Editor-Kommandos.- C.3 Programmierkommandos.