Entwicklung eines Konzepts zur realistischen Simulation des dynamischen Verhaltens von Industrierobotern

Die Simulation einer programmierten Handhabungsaufgabe wird mit der Befehlsfolge Motion (Context) / Simulate (Page) / Run (Action) gestartet. Das zugehörige Programm wird zuvor im IGRIP-eigenen Editor unter Prog / GSL / New Program in der Makrosprache GSL (Graphic Simulation Language) erstellt und kann später durch den Befehl Prog / Show Window geändert werden. GSL unterstützt dabei strukturiertes Programmieren ähnlich der Sprache Pascal. Erfüllt die Simulation die gestellten Anforderungen, kann das Programm zusammen mit der Fertigungszelle gespeichert werden. Das kinematische Modell des IR 364 war im System als fertige Workcell bereits realisiert und konnte mit kleinen Änderungen verwendet werden. Die Untersuchung umfaßte somit die Bereiche Datengewinnung, Programmierung eines Testparcours und die Implementierung der Komponenten der Dynamiksimulation. Die letztgenannte Aufgabe wird durch zahlreiche bereits vorhandene Dynamikoptionen unterstützt; so konnten beispielsweise Massen und Trägheiten einfach unter der Option Device / Dyn Props als dynamische Eigen-schaften der einzelnen 37 [...]

Bei der zur Off-line-Programmierung und Simulation genutzten Workstation handelt es sich um eine Indigo 2 der Firma Silicon Graphics (SGI). Auf dieser Workstation wurde das Offline-Programmier- und Simulationssystem IGRIP der Firma Deneb betrieben. Bei IGRIP handelt es sich um ein System, welches den gesamten Aufgabenbereich der Off-line-Programmierung abdeckt, angefangen bei der Einbindung von CAD-Daten über die Nachbildung der realen Fertigungszelle und die Simulation der Handhabungsaufgabe bis hin zur Erstellung des Roboterprogramms und dessen anschließendem Download auf die reale Robotersteuerung. In Bezug auf die Benutzungsoberfläche, die Bedienfreundlichkeit und den Umfang der zur Verfügung stehenden Features ist das System sehr komfortabel [17]. Die Bedienoberfläche ist in die vier Funktionsbereiche Context, Page, Action und Display eingeteilt, wie in Abbildung 15 dargestellt. [...]

Die Roboter der Serie IR 364 sind vertikale Gelenkroboter mit sechs rotatorischen Achsen. Sie sind für alle Bahnsteuerungsaufgaben verwendbar, besonders für MIG/MAG- und YAG-Laserstrahlschweißen, Bearbeiten, Handhaben, Montieren und Auftragen von Kleb- Dichtund Konservierungsstoffen. Die durchgeführte Simulation bezieht sich auf den Roboteryp IR 364/15.0 mit 15 kg Nenntraglast (siehe Abb. 14). Die Grundkörper der Hauptbaugruppen mit Ausnahme von Arm und Hand bestehen aus geschweißten Stahlteilen. Hieraus resultiert eine hohe Steifigkeit und Eigenfrequenz des Geräts, das dadurch ein gutes dynamisches Verhalten aufweist. Als Antriebe dienen bürstenlose Wechselstrom-Servomotoren, die über Untersetzungsgetriebe wirken. Gelenke und Getriebe sind weitgehend spielfrei, was den Verzicht auf die Modellierung dieser Eigenschaften erleichterte. Der IR besteht aus einem feststehenden Grundgestell, auf dem sich um eine senkrechte Achse das Karussell mit Schwinge, Arm und Hand dreht. Die Schwinge ist im Karussell und der Arm in der Schwinge einseitig mit waagerechter Achse gelagert. Die Hand ist vorne am Arm auf dessen Längsachse montiert und trägt einen Anbauflansch zur Aufnahme von Werkzeugen. Der gesamte Roboter weist eine Höhe von ca. 1400 mm und eine Länge von ca. 1600 mm auf (bei waagerechtem Arm). Die Wiederholgenauigkeit liegt unter 0,1 mm. [...]