Robotersysteme 1: Technische Grundlagen

ISBN-13: 9783642935107 / Niemiecki / Miękka / 2012 / 284 str.

Dieter W. Wloka

Opis

Das dreib{ndige Werk liefert alle Grundlagen und Detailin- formationen, um den Leser in die Lage zu versetzen, den Auf- bau, die Einsatzm-glichkeiten und insbesondere die Simula- tion von Robotersystemen zu verstehen. Haupts{chlich im dritteen Band findet der Leser eine Erwei- terung zu einem wissensbasierten Simulationssystem durch In- tegration von Verfahren der K}nstlichen Intelligenz und Nut- zung Neuronaler Netze. Band 1 gibt eine Einf}hrung in die Robotertechnik. Es werden Robotersysteme im Aufbau vorgestellt und Einsatzfelder bei Bearbeitungsvorg{ngen, bei Transport- und Ladeaufgaben und bei Montage und Inspektion vorgestellt. Die kinematischen und dynamischen Grundlagen eines Roboters werden behandelt und gezeigt, wie eine Dynamikberechnung durchgef}hrt werden kann.

Spis treści

I Robotersysteme.- 1 Industrierobotersysteme.- 1.1 Definitionen.- 1.2 Robotergenerationen.- 1.3 Motivation des Robotereinsatzes.- 1.4 Aufbau eines Industrierobotersystems.- 1.5 Roboterkonfigurationen.- 1.6 Modulare Roboter.- 1.7 Spine-Roboter.- 2 Entwurf einer Roboterzelle.- 2.1 Layoutentwurf.- 2.2 Uberlagerungsprobleme.- 2.3 Steuereinrichtung.- 2.4 Verriegelungssignale.- 3 Bearbeitungsvorgänge.- 3.1 Punktschweißen.- 3.2 Lichtbogenschweißen.- 3.3 Schweißen und Schneiden.- 3.4 Spritzbeschichtung.- 3.5 Sonstige Fertigungsvorgänge.- 4 Transport- und Ladeaufgaben.- 4.1 Anwendungen mit Materialtransport.- 4.2 Maschinelles Laden und Entladen.- 5 Montage und Inspektion.- 5.1 Teilezufuhr.- 5.2 Montagearbeitsgänge.- 5.3 Zentrieren.- 5.4 Aufbau eines Montagesystems.- 5.5 Robotergerechte Teilekonstruktion.- 5.6 Automatische Inspektion.- 6 Programmierung der Roboterzelle.- 6.1 Direktes Programmieren durch Einlernen.- 6.2 Textuelle Programmierverfahren.- 6.3 Frame-Konzept.- 6.4 Konzept der expliziten Programmierung.- 6.5 Konzept der impliziten Programmierung.- 6.6 Anforderungen an ein Programmiersystem.- 6.7 Umweltmodellierung.- 6.8 Spezifikation der Bewegung.- 6.9 Bewegungskontrolle und Programmierunterstützung.- 7 Programmiersprachen für Roboter.- 7.1 Grundelemente und Funktionen.- 7.2 Bewegungsbefehle.- 7.3 Definition von Positionen.- 7.4 Bahnen und Frames.- 7.5 Effektorbefehle.- 7.6 Signalkommandos.- 7.7 Berechnungen und Operationen.- 7.8 Programmsteuerung.- 7.9 Unterprogramme.- 7.10 Kommunikation und Datenverwaltung.- 7.11 Monitorkommandos.- II Kinematik und Dynamik.- 8 Mathematische Grundlagen.- 8.1 Koordinatensysteme.- 8.2 Vektoren.- 8.3 Homogene Koordinaten.- 8.4 Beschreibung von Koordinatensystemen.- 8.5 Transformationsbeziehungen.- 8.6 Wechsel des Referenzkoordinatensystems.- 9 Homogene Transformationen.- 9.1 Transformationsoperatoren.- 9.2 Transformationsarithmetik.- 9.3 Inverse Transformation.- 9.4 Transformationsgleichungen.- 9.5 Beschreibung der Orientierung.- 9.6 Relative Transformationen.- 9.7 Freiheitsgrade.- 9.8 Übungen.- 9.9 Lösungen.- 10 Kinematik eines Roboters.- 10.1 Starrkörpermodell.- 10.2 Verfahren nach Denavit und Hartenberg.- 10.3 Modifizierte Lage des Achskoordinatensystems.- 10.4 Beispiel Stanford-Arm.- 10.5 Übungen.- 10.6 Lösungen.- 11 Inverse Kinematik.- 11.1 Existenz von Lösungen.- 11.2 Mehrfache Lösungen.- 11.3 Lösungsmethoden.- 11.4 Übungen.- 11.5 Lösungen.- 12 Differentielle Bewegungsvorgänge.- 12.1 Jacoby-Matrix.- 12.2 Transformationsbeziehungen.- 12.3 Singularitäten.- 12.4 Übungen.- 12.5 Lösungen.- 13 Kinematik einer Starrkörperkette.- 13.1 Teilmodell einer Starrkörperkette.- 13.2 Transformation von Vektoren.- 13.3 Winkelgeschwindigkeiten.- 13.4 Winkelbeschleunigungen.- 13.5 Lineargeschwindigkeiten.- 13.6 Linearbeschleunigungen.- 13.7 Bewegung des Ursprungs.- 13.8 Bewegung des Massenmittelpunktes.- 13.9 Übungen.- 13.10Lösungen.- 14 Iterative Kinematik.- 14.1 Winkelgeschwindigkeit.- 14.2 Winkelbeschleunigung.- 14.3 Lineargeschwindigkeit.- 14.4 Linearbeschleunigung.- 14.5 Lineargeschwindigkeit des Massenmittelpunktes.- 14.6 Linearbeschleunigung des Massenmittelpunktes.- 14.7 Rotatorische Roboterachse.- 14.8 Translatorische Roboterachse.- 14.9 Beispiel Zweiarm-Manipulator.- 15 Explizite Kinematik.- 15.1 Transformation von Ortsvektoren.- 15.2 Lineargeschwindigkeit.- 15.3 Linearbeschleunigung.- 15.4 Nutzen eines Operators.- 15.5 Winkelgeschwindigkeit.- 15.6 Winkelbeschleunigung.- 15.7 Übungen.- 15.8 Lösungen.- 16 Trägheitseigenschaften.- 16.1 Massenmittelpunkt.- 16.2 Trägheitsgrößen.- 16.3 Trägheitstensor.- 16.4 Parallelitätstheorem.- 16.5 Prinzipielle Trägheitswerte.- 16.6 Mehrkörpersysteme.- 16.7 Übungen.- 16.8 Lösungen.- 17 Dynamik nach Newton-Euler.- 17.1 Berechnungsverfahren.- 17.2 Newton-Euler’sche Gleichungen.- 17.3 Kette von Starrkörpern.- 17.4 Iteratives Newton-Euler-Verfahren.- 17.5 Übungen.- 17.6 Lösungen.- 18 Dynamik nach Lagrange.- 18.1 Geschwindigkeit.- 18.2 Kinetische Energie.- 18.3 Potentielle Energie.- 18.4 Lagrange-Funktion.- 18.5 Bewegungsgleichungen.- 18.6 Beispiel Planarer Zweiarm-Manipulator.- Stichwortverzeichnis.