Industrieroboter sind Mehrgelenkmanipulatoren oder Maschinengeräte mit mehreren Freiheitsgraden, die im industriellen Bereich weit verbreitet sind. Sie verfügen über einen gewissen Automatisierungsgrad und können sich auf ihre eigene Energie- und Steuerungsfähigkeit verlassen, um verschiedene industrielle Verarbeitungs- und Fertigungsfunktionen zu erreichen. Industrieroboter werden häufig in verschiedenen Industriebereichen wie der Elektronik-, Logistik- und Chemieindustrie eingesetzt.
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Zusammensetzung des Industrieroboters
Industrieroboter bestehen im Wesentlichen aus drei Grundteilen: dem Hauptkörper, dem Antriebssystem und dem Steuerungssystem.
Der Hauptkörper – also die Basis und der Antrieb, einschließlich Arme, Handgelenke und Hände, und einige Roboter verfügen auch über Gehmechanismen. Die meisten Industrieroboter verfügen über 3 bis 6 Bewegungsfreiheitsgrade, wovon das Handgelenk in der Regel 1 bis 3 Bewegungsfreiheitsgrade hat;
Antriebssystem – einschließlich Kraftgerät und Übertragungsmechanismus. Der Kern besteht aus dem Untersetzungsgetriebe und dem Servomotor, mit denen der Aktuator entsprechende Aktionen ausführt.
Steuerungssystem – es sendet gemäß dem Eingabeprogramm Befehlssignale an das Antriebssystem und die Aktoren und steuert diese.
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Demontagediagramm für Industrieroboter
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Klassifizierung von Industrierobotern
Für die Klassifizierung von Industrierobotern gibt es keinen einheitlichen internationalen Standard. Sie können nach Lastgewicht, Steuerungsmethode, Freiheitsgrad, Struktur und Anwendungsgebieten unterteilt werden.
Die Einteilung nach Strukturform erfolgt wie folgt:
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Die Einteilung nach Anwendung erfolgt wie folgt:
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Industriekette für Industrieroboter
Die Industriekette der Industrieroboter besteht hauptsächlich aus Herstellern von Roboterteilen, Herstellern von Roboterkörpern, Vertretern, Systemintegratoren und Endbenutzern. Die Ontologie ist der Kern der Roboterindustriekette. Normalerweise entwerfen Ontologieunternehmen Ontologien, schreiben Software, kaufen und verkaufen über Agenten an Systemintegratoren, und Systemintegratoren wenden sich direkt an Endkunden. Einige Ontologieunternehmen und -vertreter fungieren auch als Systemintegratoren.
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Aus Unternehmenssicht sind ABB, FANUC, KUKA und YASKAWA die vier großen Familien von Industrierobotern. Sie haben sich zu den weltweit größten Anbietern von Industrierobotern entwickelt und verfügen über einen Marktanteil von etwa 50 %.
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Wie Industrieroboter funktionieren
Das Funktionsprinzip von Robotern ist ein relativ komplexes Thema. Vereinfacht ausgedrückt besteht das Prinzip von Robotern darin, verschiedene menschliche Körperbewegungen, Denkweisen sowie Kontroll- und Entscheidungsfähigkeiten nachzuahmen. Aus steuerungstechnischer Sicht können Roboter dieses Ziel auf die folgenden vier Arten erreichen.
„Lehr- und Reproduktionsmethode“: Sie lehrt den Manipulator, sich durch die „Lehrbox“ oder „Hand in Hand“ zu bewegen. Die Steuerung speichert den Lernvorgang, und dann wiederholt der Roboter die Lernvorgänge je nach Speicher immer wieder, z. B. beim Sprühroboter.
Methode „Programmierbare Steuerung“: Das Personal bereitet im Voraus ein Steuerungsprogramm auf der Grundlage der Arbeitsaufgaben und Bewegungsbahnen des Roboters vor, gibt dann das Steuerungsprogramm in die Steuerung des Roboters ein, startet das Steuerungsprogramm und der Roboter führt die im Programmschritt festgelegten Aktionen aus Schritt für Schritt. Wenn sich die Aufgabe ändert, ändern oder schreiben Sie einfach das Steuerungsprogramm neu, was sehr flexibel und praktisch ist. Die meisten Industrieroboter funktionieren auf die ersten beiden Arten.
Methode „Fernsteuerung“: Ein Mensch nutzt eine kabelgebundene oder kabellose Fernbedienung, um den Roboter so zu steuern, dass er eine bestimmte Aufgabe an Orten erledigt, die für Menschen schwer zu erreichen oder gefährlich sind. Zum Beispiel Anti-Aufruhr-Roboter, Militärroboter, Roboter, die in Umgebungen mit nuklearer Strahlung und chemischer Verschmutzung arbeiten usw.
Methode „Autonome Steuerung“: Es handelt sich um die fortschrittlichste und komplexeste Steuerungsmethode in der Robotersteuerung. Es erfordert, dass der Roboter die Fähigkeit besitzt, die Umgebung zu erkennen und in einer komplexen, unstrukturierten Umgebung autonome Entscheidungen zu treffen, das heißt, er muss über bestimmte intelligente Verhaltensweisen des Menschen verfügen.
Am Beispiel eines sechsachsigen vertikalen Mehrgelenkroboters (wie unten gezeigt) kann er über die Robotersteuerung und sein Steuerungssystem eine S-Achsen-Rotation, eine L-Achsen-Neigung des Unterarms und eine U-Achsen-Neigung des Oberarms realisieren. Seitlicher Schwung des Arms auf der R-Achse und Neigen des Handgelenks auf der B-Achse. Und T-Achsen-Handgelenksrotation, um eine sechsachsige Aktionsbedienung und -koordination zu erreichen.
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Wenn ein zentrales Steuerungssystem verwendet wird, sieht das Steuerungsprinzip wie in der folgenden Abbildung dargestellt aus:
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Wenn ein verteiltes Steuerungssystem verwendet wird, sieht das Steuerungsprinzip wie in der folgenden Abbildung dargestellt aus:
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Einige Probleme, mit denen Hersteller von Industrierobotern konfrontiert sind
Angesichts der kontinuierlichen industriellen Modernisierung der industriellen Fertigungsindustrie und der Entstehung verschiedener neuer Technologien müssen Roboterhersteller während des Produktionsprozesses auch die Bedürfnisse ihrer Endbenutzer berücksichtigen. Beispielsweise müssen sich Roboterhersteller bei der Modernisierung einiger Fabriken und Produktionslinien auch an Marktveränderungen anpassen und entsprechende Anpassungen vornehmen.
