Kollisionsbehandlung als Grundbaustein eines modularen Industrieroboter-Off-line-Programmiersystems

ISBN-13: 9783540514183 / Niemiecki / Miękka / 1989 / 129 str.

Andreas Altenhein

Opis

Der wirtschaftliche Einsatz von Industrierobotern hangt insbesondere von deren Nutzungszeit ab. Ein maximales Verhaltnis der Programmierzeit zur Programmlaufzeit von 183:1 bei herkommlichen Programmierverfahren lasst erkennen, dass der Einsatz bei vielen Anwendungen nur in der Grossserie wirtschaftlich ist. Deshalb werden graphisch-interaktiv unterstutzte Verfahren, welche die Programmierzeiten verkurzen, zunehmend an Bedeutung gewinnen. Ein modulares Industrieroboter-Off-line-Programmiersystem fur die graphisch-interaktiv unterstutzte Programmierung wird anhand eines Anforderungsprofils mit besonderer Beachtung der Kollisionsbehandlung entworfen und dargestellt. Durch die Verwendung von zwei unterschiedlichen Kollisionserkennungsverfahren werden sowohl die Anforderungen fur die Planung - kurze Antwortzeiten - als auch fur die Off-line-Programmierung - sehr sichere Aussagen uber Kollision - berucksichtigt. Angeschlossen ist fur beide Verfahren ein Algorithmus zur automatischen Kollisionsvermeidung. Aus den vorbereiteten Modulen lassen sich diejenigen herausziehen, die in Verbindung mit applikationsspezifisch zu entwickelnden Spezialmodulen ein einfach zu handhabendes anwendungsbezogenes Off-line-Programmiersystem ergeben."

Spis treści

0 Abkürzungsverzeichnis.- 1 Einleitung.- 1.1 Problemstellung.- 1.2 Ziele und Vorgehen.- 1.3 Stand der Programmierverfahren.- 1.4 Of f-Line -Programmierverf ahren.- 2 Einsatzvoraussetzungen und Entwicklungsstand von Kollis ionserkennungs- und - vermeidungsalgorithmen.- 2.1 Kollisionsmöglichkeiten in einem Industrierobotersystem.- 2.2 Analyse von Industrierobotersystemen.- 2.2.1 Gesamtheit der untersuchten Industrierobotersysteme.- 2.2.2 Verteilung der Kinematiktypen.- 2.2.3 Methode und Vorgehen bei der IndustrieroboterProgrammerstellung.- 2.3 Analyse und Einordnung von Kollisionserkennungs- und -vermeidungsalgorithmen.- 2.3.1 Systematisierung der Algorithmen.- 2.3.2 Entwicklungsstand der Algorithmen.- 2.4 Entwicklungsstand der Off-line-Programmiersysteme für Industrieroboter.- 3 Anforderungsprofil eines modularen Off-line-Programmiersystems.- 3.1 Dialogform und Dialogebenen.- 3.2 Abbildung der Kinematik des Industrieroboters.- 3.3 Schnittstellen zum Industrieroboter.- 3.4 Überprufung des Bewegungsablaufes auf Kollision.- 3.4.1 Erkennen einer Kollision.- 3.4.1.1 Anforderungen an die Kollisionserkennung.- 3.4.1.2 Bewertung der Kollisionserkennungsalgorithmen.- 3.4.2 Vermeidung einer Kollision.- 3.4.2.1 Anforderungen an die Kollisionsvermeidung.- 3.4.2.2 Bewertung der Kollisionsvermeidungsalgorithmen.- 3.5 Schnittstellen zu Technologiemoduln.- 4 Modulares Off-Line-Programmiersystem CASOR.- 4.1 Aufbau des Systems.- 4.2 Dialogkomponenten des Systems.- 4.3 Beschreibung der verwendeten Geometrieelemente.- 4.4 Kollisionsbehandlungsbaustein.- 4.4.1 Kollisionsbehandlungsverfahren.- 4.4.2 Einbindung in das Programmiersystem 55.- 4.5 Eingesetzte Hardware.- 5 Kollisionsbehandlungsverfahren mit 2-1/2-D-Geometriebeschreibung.- 5.1 Konzept des Verfahrens.- 5.1.1 Geometrische Einschränkungen.- 5.1.2 Voraussetzungen für das Verfahren.- 5.1.3 Gesamtablauf des Verfahrens.- 5.2 Kol 1 i s i onserkennung.- 5.2.1 Kollisionserkennung für eine definierte IndustrieroboterStellung.- 5.2.2 Ermittlung der kollisionsgefährdeten Elemente 68.- 5.2.3 Reduktion der z-Koordinate.- 5.2.4 Reduktion auf den überstreichungsbereich.- 5.3 Kollisionsvermeidung.- 5.3.1 Grundlagen für die KollisionsVermeidung.- 5.3.2 Bestimmung der Zwischenpunkte.- 5.3.3 Auswahl des optimalen Weges.- 6 Kollisionsbehandlungsverfahren mit 3-D-Geometriebeschreibung.- 6.1 Vorarbeiten für das 3-D-Verfahren.- 6.1.1 Reduktion der Komplexität der Industrieroboter- Geometriebeschreibung.- 6.1.2 Errechnimg des Arbeitskollisionsvolumens.- 6.1.3 Ersatzbahngenerierung.- 6.2 Kollisionsermittlung.- 6.2.1 Kollisionsschlauchgenerierung.- 6.2.1.1 Ermittlung der momentanen Drehachse.- 6.2.1.2 Auswahl der Flächen für den Kollisionsschlauch.- 6.2.1.3 Ermittlung des Kollisionsschlauches.- 6.2.2 Kollisionsgefährdete Peripherie.- 6.2.3 Schnitt zwischen Kollisionsperipherie und Kollisionsschlauch.- 6.3 Kollisionsvermeidung.- 6.3.1 Betrachtung der Kollisionselemente 102.- 6.3.1.1 Projektion der Kollisionselemente.- 6.3.1.2 Ermittlung der Menge der möglichen Ausweichptinkte.- 6.3.2 Errechnung des Ausweichpunktes.- 6.4 Generierung der Gesamtbahn.- 7 Vergleich und Bewertung der beiden Ko11isionsbehandlungsverfahren.- 7.1 Für den Vergleich verwendete Elemente.- 7.2 Einbringung eines Quaders in die Bahn.- 7.3 Untersuchung der Generierung von Ausweichpunkten an einer schrägen Kante.- 7.4 Betrachtung eines Ausschnittes im Kollisionselement.- 7.5 Vergleichanhandeiner Fertigungszelle.- 8 Zusammenfassung.- 9 Schrifttum.