Technik

Jürgen Schmid Technik

Projekt Knickarm-Roboter
Meinen technischen Interessen entsprechend entstand der Plan, nebenberuflich einen
5-Achsen Knickarmroboter zu entwickeln und zu bauen. Das Projekt gliederte sich in
verschiedene Bereiche, die sich bei der Realisierung zeitlich überschnitten.
Grobe Planung, Konstruktion mit CAD, Fertigung und Montage, Steuer- und Regeltechnik,
Entwickeln des Befehlsinterpreters, Programmierung mit Visual Basic und Systemtest.

      Konstruktion

Fertigung und Montage

Programmiersystem (RPS)

Roboter-Bewegungen

Interface

Konstruktion

Damit hohe Wiederholgenauigkeit erreicht wird, sind nahezu spielfreie Antriebe für alle
Achsen notwendig. Aus Kostengründen musste ich auf die sonst üblichen Scheiben-
läufermotoren verzichten und handelsübliche Gleichstrommotoren verwenden. Die Achs-
antriebe erfolgen somit jeweils über Zahnriementrieb und Harmonic-Drive-Getriebe.

Fertigung und Montage

Zur Fertigung der komplizierten Frästeile (Halbschalen) auf der CNC-Fräsmaschine habe
ich die notwendigen CNC-Programme aus den CAD-Daten generiert. Die Drehteile habe ich
auf einer modernen Zug und Leitspindeldrehmaschine gefertigt.

Roboter-Programmiersystem (RPS)

RPS ist ein von mir konzipiertes Programmiersystem für Industrieroboter mit 5 Drehachsen.
Das System eignet sich besonders für die pädagogische Anwendung. Das Programm
läuft unter Windows ab WIN 98 und hat eine Oberfläche wie bei Mikrosoft-Programmen.

Das RPS erfordert keine tiefen EDV-Kenntnisse und kann nach kurzer Einarbeitung bedient
werden.Der integrierte Programmeditor lässt sich so, wie man es von MS Office her gewöhnt
ist, bedienen. Mit dem Menüpunkt <Test Offline> kann ein neu erstelltes Programm auf Fehler
überprüft werden, bevor der Roboter aktiv ist.

Steuerung der Roboter-Bewegungen

Bei der PTP-Bewegung (Punkt zu Punkt) fahren alle Drehachsen gleichzeitig (synchron)
und beenden ihre Drehbewegung alle gleichzeitig bei Erreichung des Zielpunktes. Der
Tool Center Point bewegt sich dabei auf einer nicht genau definierten Bahn zum Zielpunkt.
Dabei berechnet der Interpreter des RPS für jede Achse die nötige Position im 2/100
Sekundentakt und speichert diese Zwischenergebnisse intern ab.

Bei der Lin-Bewegung (Linearbewegung) bewegt sich der Tool Center Point vom Aus-
gangspunkt auf einer geraden Linie auf den Zielpunkt hin. Das bedeutet, dass die Achsen
sich teilweise verschieden bewegen müssen.

Interface

Im Interface ist für jede der 5 Achsen eine eigene Regelkarte mit Mikrokontroller eingebaut.
Das Steuerprogramm RPS liefert über die serielle Schnittstelle die zwischengespeicherten
Achsdaten im 2/100 Sekundentakt an die Regelkarten.
Jede Regelkarte vergleicht den von den Absolutwertgebern gelieferten Wert mit den Soll-
werten vom RPS und regelt die Geschwindigkeit.
Die sechste Regelkarte dient zur Betätigung des pneumatischen Greifers und zur
Ansteuerung der Aus- und Eingänge der Koppelbox. Der Entwurf und die Progammierung
des Interfaces in Maschinensprache führte ein erfahrener Elektronik-Ingenieur durch.