Bediengeräte zur 3D-Bewegungsführung: Ein Beitrag zur by Hans-Georg Lauffs

By Hans-Georg Lauffs

Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissen­ schaftlicher Mitarbeiter am Laboratorium fUr Werkzeugmaschinen und Be­ triebslehre der Rheinisch-Westfalischen Technischen Hochschule Aachen. Herrn Professor Dr. -Ing. M. Week, dem Leiter des Lehrstuhls fUr Werk­ zeugmaschinen, danke ich fUr seine vielfaltigen Anregungen, seine Un­ terstlitzung und groBzligige Forderung, die die AusfUhrung dieser Arbeit ermoglichten. Weiterhin danke ich Herrn Professor Dr. -Ing. P. Drews fUr die eingehen­ de Durchsicht der Arbeit sowie die Ubernahme des Korreferats. Darliber hinaus mochte ich mich bei allen herzlich bedanken, die mich durch ihre Hilfsbereitschaft bei der DurchfUhrung und Durchsicht der Ar­ beit unterstlitzt haben. Dieser Dank gilt besonders den Herren Dr. -Ing. F. WeiB, Dr. -Ing H. Schonbohm und Dipl. -Ing. W. Fischer. -VI- Inhaltsverzeichnis Seite Formelzeichen m 1. Einleitung 1 2. Industrierobotersysteme four 2. 1 Bauformen, Arbeitsraume und Kinematik four 2. 2 Steuerungen 7 2. 2. 1 Koordinatentransformation eight 2. 2. 2 Bewegungssteuerung eleven 2. 2. three Sensoreingriff 12 2. three Programmierverfahren thirteen 2. three. 1 ProzeBnahe Programmierung 14 2. three. 2 ProzeBferne Programmierung 17 2. three. three Hybride Programmierung 18 three. Zielsetzung und Aurgabenstellung 19 four. Bedienelemente zur Bewegungsprogrammierung 21 four. 1 Klassifizierung manueller Bedienelemente 22 four. 2 Genauigkeitsanforderungen an Bedienelemente 24 four. three Bedienelemente-Bauarten 26 four. three. 1 3-D-SteuerknUppel 26 four. three. 2 Kraft-Momenten-Sensoren 27 five. BewegungsfLihrung mit Kraftvorgabe 31 five. 1 Kraftgegenkopplung 31 five. 2 KraftrUckfUhrung auf das Bedienelement 35 6. cellular Bediengerate zur BewegungsfLihrung 38 6. 1 Verfahren zur berUhrungslosen Orientierungserfassung 39 6. 1.

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Spannungen im Mikrovoltbereich lassen sich fast driftfrei verstarken und zur weiteren Verarbeitung in einem Mikroprozessorsystem digitalisieren . Die Temperaturdrift aber erzeugt eine Storsignal, das bei der Messung des Erdmagnetfeldes in der GroBenordnung des Nutzsignals liegt. Der Einsatz von MRS-Brticken bzw. Hallsonden zur Messung des Erdmagnetfeldes erfordert deshalb zusatzliche schaltungstechnische MaBnahmen. DemgegenUber hat die nach ihrem Erfinder benannte Forster-Sonde /34/ eine urn fUnf GroBenordnungen kleinere Temperaturdrift; grundsatzlich ist zum Betrieb allerdings ein erhohter schaltungstechnischer Aufwand erforderlich.

Deshalb ist die Vorgabe der Kraft nur in Verbindung mit einer Weg- oder Geschwindigkeitsvorgabe zweckmaBig (s. Kapitel 5). 2 Genauigkeitsanforderungen an Bedienelemente Die an Bedienelemente zur Bewegungsprogrammierung gestellten Genauigkeitsanforderungen hangen wesentlich davon ab, ob diese zu direkten Vermessung von Bewegungen oder zur Bewegungsfiihrung eines Roboters eingesetzt werden (Bild 4-3). Die hochsten Genauigkeitsanforderungen bestehen bei der direkten Vermessung von Bahnpunkten und Bewegungsablaufen unter AusschluB der WegmeBsysteme des Roboters.

H. der Ausrichtung gegentiber dem Koordinatensystem des Roboters. Eine Losungsmoglichkeit besteht darin, die aktuelle Orientierung durch Aufsummierung aller Drehungen relativ zu einer einmal bekannten Referenzrichtung zu bestimmen. Die Drehungen konnen autark, ohne Verbindungen zu Bezugspunkten durch ein Kreiselsystem erfaBt werden. B. magnetische oder elektromagnetische Felder) sttitzen. Die folgenden Abschnitte beschreiben verschiedene Verfahren zur bertihrungslosen Orientierungserfassung, die vor der Realisierung eines mobilen Bediengerates untersucht wurden.

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