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Die Mechanik von Industrierobotern wird - basierend auf Erfahrung und Intuition - derzeit weitgehend manuell ausgelegt. In der vorliegenden Veröffentlichung werden die wichtigsten Schritte zur Konzeption der Mechanik von Robotern aufgezeigt und hierfür rechnergestützte Verfahren angewendet, angepaßt oder neu konzipiert. Ein wichtiges Ziel ist eine gute Annäherung des analytischen Modells an die reale Roboterstruktur. Die wesentlichen Erkenntnisse dieser Arbeiten werden in fünf Grundfragen zusammengefaßt. Mit deren Beantwortung wird ein eindeutiger Lösungsweg zur Konzeption der Mechanik unter Verwendung der entwickelten rechnergestützten Verfahren vorgeschlagen. Unter Berücksichtigung der aufgezeigten Grenzen lassen sich mit Hilfe des erarbeiteten Instrumentariums kostengünstigere oder leistungsfähigere mechanische Gerätekonzepte realisieren.
List of contents
0 Abkürzungen und Formelzeichen.- 1 Einleitung.- 1.1 Problemstellung und Zielsetzung.- 1.2 Vorgehensweise.- 2 Ausgangssituation und Stand der Technik.- 2.1 Der Aufbau von Industrierobotern.- 2.2 Stand der Technik bei der Auslegung der Mechanik von Roboterstrukturen.- 2.3 Entwicklungsdefizite.- 3 Analyse der Aufgabenstellung und Skizzierung des globalen Lösungsansatzes.- 3.1 Anforderungen an die Konstruktion von Robotern.- 3.2 Durchführung von Marktuntersuchungen.- 3.3 Betrachtungen zu den wesentlichen Kosteneinflußgrößen.- 3.4 Ableitung von Anforderungen an praxisnahe, rechnergestützte Auslegungsverfahren.- 3.5 Aus den Anforderungen abgeleitete Struktur eines Programmsystems zur Auslegung der Mechanik von Industrierobotern.- 4 Geometrische Modellbildung.- 4.1 Grundlegende Rechenverfahren zur Analyse kinematischer Ketten.- 4.2 Bestimmung der Kontur der Raumaufteilung kinematischer Ketten mit rotatorischen Achsen.- 4.3 Die Beweglichkeit der kinematischen Kette.- 4.4 Berechnung von Flächen und Volumina der Raumaufteilung kinematischer Ketten.- 4.5 Geometrische Zusammenhänge bei Knickarmrobotern.- 4.6 Auslegung kinematischer Ketten nach vorgegebenen Aufgaben.- 5 Kinematische Modellbildung.- 5.1 Übersicht über Verfahren zur kinematischen Modellbildung.- 5.2 Der Punkt zu Punkt Betrieb.- 5.3 Überschleifen im Punkt zu Punkt Betrieb.- 5.4 Der Bahnbetrieb.- 6 Dynamische Modellbildung.- 6.1 Inverses dynamisches Systemmodell nach Newton-Euler.- 6.2 Modifikationen der Modellbildung zur Annäherung an das reale System.- 6.3 Realisierung der dynamischen Modellbildung in ROBKON.- 6.4 Beispielhafte Geräteauslegung unter Berücksichtigung dynamischer Kenngrößen.- 6.5 Ergänzende meßtechnische Verfahren.- 7 Ableitung von Regeln für den Konstrukteur zur Auslegung vonRoboterstrukturen.- 8 Zusammenfassung und Ausblick.- 9 Literaturverzeichnis.
