Industrieroboter
von: Wolfgang Weber
Carl Hanser Fachbuchverlag, 2002
ISBN: 9783446222816
Sprache: Deutsch
221 Seiten, Download: 4272 KB
Format: PDF, auch als Online-Lesen
| Vorwort | 6 | ||
| Inhaltsverzeichnis | 10 | ||
| 1 Komponenten eines Industrieroboters | 13 | ||
| 1.1 Definition und Einsatzgebiete von Industrierobotern | 13 | ||
| 1.2 Mechanischer Aufbau | 14 | ||
| 1.3 Steuerung und Programmierung | 17 | ||
| 1.4 Struktur und Aufgaben der Regelung | 19 | ||
| 2 Beschreibung einer Roboterstellung | 23 | ||
| 2.1 Grundlagen der Lagebeschreibung | 23 | ||
| 2.1.1 Koordinatensysteme | 23 | ||
| 2.1.2 Freie Vektoren | 23 | ||
| 2.1.3 Operationen mit Vektoren | 25 | ||
| 2.1.4 Ortsvektoren | 28 | ||
| 2.1.5 Anordnung von Elementen in Vektoren und Matrizen | 28 | ||
| 2.1.6 Rotationsmatrizen | 29 | ||
| 2.1.7 Homogene Matrizen (Frames) | 31 | ||
| 2.1.8 Beschreibung der Orientierung durch Euler-Winkel | 34 | ||
| 2.1.9 Freiheitsgrad des Robotereffektors | 37 | ||
| 2.1.10 Differenzieren von Vektoren in bewegten Koordinatensystemen | 38 | ||
| 2.2 Die Denavit-Hartenberg-Konvention für Industrieroboter | 41 | ||
| 2.2.1 Der Industrieroboter mit offener kinematischer Kette | 41 | ||
| 2.2.2 Koordinatensysteme und kinematische Parameter nach der Denavit- Hartenberg- Konvention | 42 | ||
| Festlegung der Koordinatensysteme | 43 | ||
| Die Denavit-Hartenberg-Parameter | 44 | ||
| 2.2.3 Rotationsmatrizen und homogene Matrizen auf Basis der Denavit- Hartenberg- Parameter | 47 | ||
| 2.3 Übungsaufgaben | 50 | ||
| 3 Transformationen zwischen Roboter- und Weltkoordinaten | 52 | ||
| 3.1 Die Vorwärtstransformation | 53 | ||
| 3.2 Die Rückwärtstransformation | 53 | ||
| 3.2.1 Mehrdeutigkeiten und Singularitäten | 53 | ||
| 3.2.2 Lösungsvoraussetzungen und Lösungsansätze | 54 | ||
| 3.2.3 Rückwärtstransformation an einem Zweigelenkroboter | 55 | ||
| 3.2.4 Geometrische Rückwärtstransformation für den RV6 | 58 | ||
| 3.3 Kinematische Transformationen mit der Jacobi-Matrix | 63 | ||
| 3.4 Übungsaufgaben | 65 | ||
| 4 Bewegungsart und Interpolation | 66 | ||
| 4.1 Übersicht zu den Steuerungsarten | 66 | ||
| 4.2 PTP-Bahn und Interpolationsarten | 68 | ||
| 4.2.1 Prinzipieller Ablauf der PTP-Steuerung | 68 | ||
| 4.2.2 Rampenprofil zur Interpolation | 70 | ||
| 4.2.3 Sinoidenprofil zur Interpolation | 72 | ||
| 4.2.4 Anpassung an die Interpolationsschrittweite | 74 | ||
| 4.2.5 Synchrone PTP | 76 | ||
| 4.2.6 Vollsynchrone PTP | 78 | ||
| 4.2.7 Beispiel für eine PTP-Bahn | 78 | ||
| 4.3 Bahnsteuerung (CP-Bahn) | 80 | ||
| 4.3.1 Prinzipieller Ablauf der Bahnsteuerung | 80 | ||
| 4.3.2 Linearinterpolation | 81 | ||
| 4.3.3 Zirkularinterpolation | 84 | ||
| 4.3.4 Beispiel für eine CP-Bahn | 90 | ||
| 4.4 Durchfahren von Zwischenstellungen ohne Stillstand der Achsen | 91 | ||
| 4.4.1 PTP-Überschleifen | 91 | ||
| 4.4.2 CP-Überschleifen | 93 | ||
| 4.4.3 Spline-Interpolation für PTP-Bahn | 94 | ||
| 4.4.4 Spline-Interpolation in kartesischen Koordinaten | 96 | ||
| 4.5 Übungsaufgaben | 98 | ||
| 5 Roboterprogrammierung | 101 | ||
| 5.1 On-line-Roboterprogrammierung | 102 | ||
| 5.1.1 Teach-In- und Play-Back-Programmierung | 102 | ||
| 5.2 Off-line-Programmierung | 105 | ||
| 5.2.1 Textuelle Programmierung in einer problemorientierten Programmiersprache | 105 | ||
| 5.2.2 Programmbeispiele | 106 | ||
| 5.2.3 Unterstützung der Programmierung durch grafische Simulation | 107 | ||
| 5.2.4 Aufgabenorientierte Programmierung | 109 | ||
| 5.3 Übungsaufgaben | 110 | ||
| 6 Modell der Dynamik | 112 | ||
| 6.1 Inverses Modell und Bewegungsgleichung mechanischer Systeme | 112 | ||
| 6.2 Das rekursive Newton-Euler-Verfahren | 114 | ||
| 6.2.1 Kinematische Berechnungen | 115 | ||
| 6.2.2 Rekursive Berechnung der Gelenkkräfte bzw. -drehmomente | 118 | ||
| 6.2.3 Anfangswerte für die rekursiven Berechnungen | 121 | ||
| 6.2.4 Geeignete Darstellung der Vektoren und Zusammenfassung | 122 | ||
| 6.2.5 Einfache Beispiele zum Newton-Euler-Verfahren | 123 | ||
| 6.2.6 Explizite Berechnung einzelner Komponenten der Bewegungsgleichung | 127 | ||
| 6.3 Gesamtmodell der Regelstrecke | 132 | ||
| 6.3.1 Modell der Antriebsmotoren und Servoelektronik | 132 | ||
| 6.3.2 Beschreibung des Antriebsstrangs | 134 | ||
| 6.3.3 Zusammenfassung der Modellgleichungen | 137 | ||
| 6.4 Übungsaufgaben | 138 | ||
| 7 Regelung | 141 | ||
| 7.1 Aufgaben und prinzipielle Strukturen | 141 | ||
| 7.2 Dezentrale Gelenkregelung in Kaskadenstruktur | 145 | ||
| 7.2.1 Übersicht und Regelstrecke | 145 | ||
| 7.3 Adaptive Einzelgelenkregelungen | 163 | ||
| 7.4 Modellbasierte Regelungskonzepte | 166 | ||
| 7.5 Nichtanalytische Regelungsverfahren | 183 | ||
| 7.6 Strukturen von Kraftregelungen | 188 | ||
| 7.7 Übungsaufgaben | 190 | ||
| Anhang | 192 | ||
| A Einige Definitionen und Rechenregeln für Matrizen | 192 | ||
| B Arbeiten mit RoCSy | 196 | ||
| B1RoCSy: Integrierte Programmier- und Simulationsumgebung (Übersicht) | 196 | ||
| B2 Programmieren mit RoCSy | 197 | ||
| B3 Liste der Programmierbefehle | 198 | ||
| B4 Sollbahn darstellen und visualisieren | 202 | ||
| B5 Regelparameter einstellen und Regelungsdynamik simulieren | 203 | ||
| B6 Regelungsverhalten darstellen und visualisieren | 204 | ||
| C Weitere Simulationswerkzeuge | 206 | ||
| C1 PTP- und CP-Interpolation für einen planaren Zweigelenkroboter | 206 | ||
| C2 Spline-Interpolation mit zwei Bahnsegmenten | 206 | ||
| C3 Newton-Euler-Verfahren für Zweigelenkroboter | 207 | ||
| C4 Simulation einer Eingelenkregelung | 208 | ||
| Literaturverzeichnis | 210 | ||
| Literatur zu Kapitel 1 | 210 | ||
| Literatur zu Kapitel 2 | 211 | ||
| Literatur zu Kapitel 3 | 211 | ||
| Literatur zu Kapitel 4 | 212 | ||
| Literatur zu Kapitel 5 | 212 | ||
| Literatur zu Kapitel 6 | 213 | ||
| Literatur zu Kapitel 7 | 214 | ||
| Literatur zum Anhang A | 215 | ||
| Formelzeichen | 216 | ||
| Sachwortverzeichnis | 219 |