Verfügbarkeit: Grundlagen der Robotik

Grundlagen der Robotik:

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
1. Verfasser:	Maier, Helmut 1938- (VerfasserIn)
Format:	Buch
Sprache:	German
Veröffentlicht:	Berlin VDE VERLAG GMBH [2019]
Ausgabe:	2., überarbeitete und erweiterte Auflage
Schlagworte:	Serviceroboter Mobiler Roboter Programmierung Industrieroboter Künstliche Intelligenz Roboter Robotik Humanoide Kinematik Sensor
Online-Zugang:	Inhaltsverzeichnis
Beschreibung:	301 Seiten Illustrationen, Diagramme
ISBN:	9783800750702

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adam_text	INHALTSVERZEICHNIS 1 EINFUEHRUNG ............................................................................................. 15 1.1 INTERDISZIPLINAERE WISSENSCHAFT ................................................................ 15 1.2 DEFINITION DES ROBOTERS ........................................................................... 16 2 GESCHICHTE DER ROBOTER ................................................................. 18 2.1 ERSTE ANSAETZE ............................................................................................. 18 2.2 JAHRHUNDERTE DANACH ................................................................................ 19 2.3 DIE BEZEICHNUNG ROBOTER .................................................................... 19 2.4 MODERNERE KONZEPTE ................................................................................ 20 2.5 IM 20. JAHRHUNDERT ..................................................................................... 20 2.5.1 VON 1961 BIS 1970 ................... : ......................................................................... 21 2.5.2 VON 1971 BIS 1980 ............................................................................................. 21 2.5.3 VON 1981 BIS 1990 ............................................................................................. 22 2.5.4 VON 1991 BIS 2000 ............................................................................................. 23 2.6 AB 2001 ....................................................................................................... 24 3 ROBOTERARTEN .......................................................................................26 3.1 STATIONAERE ROBOTER ..................................................................................... 27 3.2 MOBILE ROBOTER ........................................................................................... 27 3.3 ARBEITSROBOTER ............................................................................................ 30 3.4 SERVICEROBOTER ............................................................................................ 31 3.5 PERSONAL ROBOTER ....................................................................................... 32 3.6 ERKUNDUNGSROBOTER ................................................................................... 33 3.7 HUMANOIDE ROBOTER .................................................................................. 34 3.8 ANDROIDEN ...................................................................................................35 3.9 INDUSTRIEROBOTER .........................................................................................35 3.10 MILITAER- UND KAMPFROBOTER ........................................................................ 36 3.11 RETTUNGSROBOTER .......................................................................................... 38 8 INHALTSVERZEICHNIS 3.12 ROBOTER IN DER MEDIZIN .............................................................................. 39 3.13 SPIELZEUGROBOTER ........................................................................................42 3.14 SCHWARMROBOTER .........................................................................................43 3.15 BEAM ............................................................................................................ 45 3.16 NANOROBOTER ................................................................................................ 45 3.17 BIONISCHE ROBOTER ...................................................................................... 48 4 AUTONOMIE BEI MOBILEN ROBOTERN ...............................................50 4.1 GRADE DER AUTONOMIE ................................................................................. 50 4.2 FAEHIGKEITEN UND FORDERUNGEN .................................................................. 51 4.3 WELTMODELLE ................................................................................................. 51 4.4 SENSOREN ....................................................................................................... 52 4.5 NAVIGATION .................................................................................................... 53 4.6 STEUERUNGSARCHITEKTUREN AUTONOMER ROBOTER ...................................... 54 4.7 ENERGIEVERSORGUNG MOBILER ROBOTER ...................................................... 56 4.7.1 AKKUMULATOREN .................................................................................................... 57 4.7.2 SUPERCAPS ......................................................................................................... 58 4.7.3 BRENNSTOFFZELLEN .................................................................................................. 59 4.7.4 PHOTOVOLTAIK ........................................................................................................ 59 4.7.5 STROM VON MIKROBEN ........................................................................................... 60 5 DIE ROBOTERGESETZE ........................................................................... 62 5.1 NULLTES GESETZ .............................................................................................62 5.2 ZUKUENFTIGE HERAUSFORDERUNGEN ................................................................ 63 6 MECHANISCHE KOMPONENTEN EINES ROBOTERS ......................... 64 6.1 MECHANISCHER AUFBAU ................................................................................ 64 6.2 ROBOTERKINEMATIK .......................................................................................65 6.3 FREIHEITSGRADE .............................................................................................66 6.4 GELENKE UND ACHSEN ..................................................................................67 6.4.1 ROTATIONS- UND TRANSLATIONSACHSEN ..................................................................... 67 6.4.2 GELENKBAUFORMEN ............................................................................................... 68 6.4.3 SYMBOLE FUER ROBOTERACHSEN ................................................................................ 69 6.5 ROTATORISCHE ACHSEN .................................................................................. 70 6.5.1 KOMPAKTGELENKE ................................................................................................... 70 INHALTSVERZEICHNIS 9 6.5.2 KONSTRUKTIVE MASSNAHMEN 71 6.5.3 GETRIEBEARTEN 72 6.5.4 HARMONIE DRIVE GETRIEBE 75 6.6 TRANSLATORISCHE ACHSEN - LINEARANTRIEBE 77 6.6.1 ANTRIEBSKONZEPTE UND EIGENSCHAFTEN 78 6.6.2 ZAHNSTANGEN-STIRNRAD-ANTRIEB 78 6.6.3 SPINDELANTRIEBE 79 6.6.4 ZAHNRIEMENTRIEB 80 6.6.5 ELEKTROZYLINDER 81 6.6.6 HYDRAULIK UND PNEUMATIK 82 6.6.7 LINEARMOTOREN 82 6.7 DIE KINEMATISCHE KETTE 84 6.7.1 SERIELLE KINEMATIK 84 6.7.2 PARALLELKINEMATIK 85 6.7.3 HEXAPODEN, TRIPODEN 86 6.8 DH-T RANSFORMATION 86 6.9 MENSCHLICHE GELENKE 88 6.9.1 EXPERIMENT 89 6.9.2 ROTATIONSBEWEGUNGEN 90 7 LAGEREGELUNG UND WEGMESSUNG 91 7.1 LAGEREGELKREISE 91 7.2 WEGMESSUNG ............................................................................................... 92 7.2.1 DIREKT UND INDIREKT 92 7.2.2 ABSOLUT ODER INKREMENTAL 93 7.2.3 GRAY-CODE 7.3 DREHZAHLMESSUNG 97 8 KOORDINATENSYSTEME 98 8.1 8.1.1 8.1.2 8.1.3 8.1.4 KOORDINATEN KARTESISCHE KOORDINATEN POLARKOORDINATEN ZYLINDERKOORDINATEN KUGELKOORDINATEN .98 ..99 100 101 102 8.2 8.2.1 8.2.2 8.2.3 BEZUGSSYSTEME AM ROBOTER RAUMBEZUG ACHSENBEZUG TRANSFORMATIONEN 103 .103 .105 .106 10 INHALTSVERZEICHNIS 9 INDUSTRIEROBOTER .............................................................................. 107 9.1 ERSTE INDUSTRIEROBOTER .............................................................................. 107 9.2 DEFINITIONEN, KENNGROESSEN UND ANWENDUNGEN ................................... 108 9.2.1 DEFINITIONEN ....................................................................................................... 108 9.2.2 KENNGROESSEN VON INDUSTRIEROBOTERN .................................................................. 109 9.2.3 ANWENDUNGSGEBIETE ......................................................................................... 112 9.3 AUFBAU VON INDUSTRIEROBOTERN ................................................................ 113 9.3.1 BESTANDTEILE ....................................................................................................... 113 9.3.2 MECHANISCHER AUFBAU ........................................................................................ 114 9.3.3 BAUARTEN ............................................................................................................ 115 9.4 KNICKARM-ROBOTER .................................................................................... 116 9.5 SCHWENKARM-ROBOTER ............................................................................... 118 9.6 SPEZIELLE BAUFORMEN ................................................................................ 119 9.6.1 SCARA-ROBOTER.................................................................................................. 119 9.6.2 DELTA-ROBOTER .................................................................................................... 121 9.6.3 LEICHTBAUROBOTER .............................................................................................. 124 9.6.4 SOFT ROBOTICS ..................................................................................................... 127 9.6.5 PORTALROBOTER .................................................................................................... 128 9.7 AUFGABEN UND KOMPONENTEN DER ROBOTERSTEUERUNG ........................ 130 9.7.1 AUFGABEN UND ANFORDERUNGEN .......................................................................... 130 9.7.2 KOMPONENTEN DER STEUERUNG ............................................................................ 131 9.7.3 PROGRAMMIERGERAETE ........................................................................................... 133 9.7.4 BEWEGUNGSARTEN ............................................................................................... 135 9.7.5 BETRIEBSARTEN .................................................................................................... 137 9.8 MARKT UND HERSTELLER ................................................................................. 138 10 EFFEKTOREN UND GREIFER ................................................................. 143 10.1 DEFINITIONEN ................................................................................................ 143 10.2 ROBOTER-HANDACHSEN ...............................................................................145 10.2.1 ANTRIEBE ............................................................................................................ 145 10.2.2 KINEMATIKSTRUKTUREN ......................................................................................... 146 10.3 GREIFER ......................................................................................................... 147 10.4 GREIFERPRINZIPIEN ....................................................................................... 149 10.5 ANTHROPOMORPHE GREIFER ......................................................................... 157 10.5.1 ROBOTERHAENDE ................................................................................................... 157 10.5.2 ANTRIEBE ............................................................................................................ 158 10.5.3 DIE DLR-HAND .................................................................................................... 159 10.6 ROBOTERWERKZEUGE .................................................................................... 160 INHALTSVERZEICHNIS 11 11 SICHERHEIT UND SCHUTZEINRICHTUNGEN IN DER ROBOTIK ... 164 11.1 SICHERHEITSTECHNIK ALLGEMEIN ................................................................ 164 11.2 RISIKOBEURTEILUNG ..................................................................................... 165 11.2.1 FEHLVERHALTEN .................................................................................................... 166 11.2.2 GEFAEHRDUNGEN ................................................................................................... 166 11.2.3 RISIKOBEWERTUNG ............................................................................................... 167 11.2.4 RISIKOMINDERUNG ............................................................................................... 167 11.3 DIE RICHTLINIE EN ISO 13849-1 ................................................................. 168 11.3.1 PERFORMANCE-LEVEL ............................................................................................ 169 11.3.2 EINSTUFUNG DES RISIKOS ....................................................................................... 169 11.3.3 RISIKOGRAF .......................................................................................................... 170 11.3.4 ERMITTLUNG DES PERFORMANCE LEVELS .................................................................. 170 11.4 VON ROBOTERN AUSGEHENDE GEFAHREN .................................................. 171 11.5 SCHUTZMASSNAHMEN .................................................................................. 172 11.5.1 SICHERHEITSFUNKTIONEN ....................................................................................... 173 11.5.2 SCHUTZEINRICHTUNGEN ......................................................................................... 173 11.5.3 BERUEHRUNGSLOS WIRKENDER SCHUTZ ...................................................................... 175 11.6 SICHERES STILLSETZEN ................................................................................. 176 11.7 REDUNDANZ ................................................................................................ 179 11.8 MENSCH-ROBOTER-KOLLABORATION ............................................................. 180 11.8.1 DIN EN ISO 10218-1/2 ....................................................................................... 180 11.8.2 KOLLABORIERENDE ROBOTER .................................................................................. 181 11.8.3 ROBOTER OHNE SCHUTZZAUN ................................................................................. 181 11.8.4 KOLLISIONSUEBERWACHUNG ..................................................................................... 183 12 PROGRAMMIERUNG VON ROBOTERN .............................. 185 12.1 ONLINE-PROGRAMMIERUNG ........................................................................ 186 12.1.1 TEACH-IN-PROGRAMMIERUNG ................................................................................ 186 12.2 OFFLINE-PROGRAMMIERUNG ........................................................................ 190 12.2.1 TEXTUELLE PROGRAMMIERUNG ............................................................................... 190 12.2.2 CAD-GESTUETZTE VERFAHREN .................................................................................. 191 12.2.3 SIMULATION ......................................................................................................... 193 12.2.4 EXPLIZITE PROGRAMMIERVERFAHREN ....................................................................... 193 12.2.5 IMPLIZITE PROGRAMMIERVERFAHREN ...................................................................... 194 12.2.6 WEITERE VERFAHREN ............................................................................................ 195 12.3 PROGRAMMIERSPRACHEN FUER ROBOTER ....................................................... 195 12.3.1 GRUNDELEMENTE VON ROBOTERSPRACHEN ............................................................. 196 12.3.2 EINIGE PROGRAMMIERSPRACHEN ............................................................................ 199 12.3.3 KURZBESCHREIBUNG EINIGER PROGRAMMIERSPRACHEN ............................................ 200 12.3.4 KRL VON KUKA .................................................................................................... 202 12 INHALTSVERZEICHNIS 12.4 DAS PROBLEM DER NORMIERUNG ................................................................. 205 12.4.1 PROGRAMMIERSPRACHE IRL ................................................................................... 206 12.4.2 IRDATA-CODE ..................................................................................................... 206 12.5 EINBINDUNG EINER SPS ............................................................................. 207 12.6 TENDENZ: EINFACHERE PROGRAMMIERUNG ................................................ 208 13 DIE FIRMA KUKA ...................................................................................... 210 13.1 UNTERNEHMENSGESCHICHTE ....................................................................... 210 13.2 KUKA ROBOTER UND SYSTEMS .................................................................... 211 13.3 INDUSTRIE 4.0 ............................................................................................... 212 13.4 MOBILER PRODUKTIONSASSISTENT ................................................................ 214 14 SENSOREN FUER ROBOTER ................................................................... 215 14.1 GRUNDLAGEN DER SENSORIK ........................................................................ 215 14.1.1 SENSOREN IN DER AUTOMATISIERUNG ..................................................................... 216 14.1.2 TECHNISCHE SENSOREN......................................................................................... 217 14.2 SENSOREN DER ROBOTIK ................................................................ 218 14.2.1 AUFGABEN DER SENSOREN, ANFORDERUNGEN .......................................................... 218 14.2.2 INTERNE SENSOREN............................................................................................... 219 14.2.3 EXTERNE SENSOREN .............................................................................................. 220 14.3 NAEHERUNGSSCHALTER ................................................................................... 221 14.3.1 BERUEHRENDE SENSOREN ....................................................................................... 221 14.3.2 BERUEHRUNGSLOS WIRKENDE GEBER ........................................................................ 222 14.4 FUNKTION DIVERSER NAEHERUNGSSCHALTER .................................................. 223 14.4.1 INDUKTIVE NAEHERUNGSSCHALTER ............................................................................ 223 14.4.2 KAPAZITIVE NAEHERUNGSSCHALTER ........................................................................... 224 14.4.3 MAGNETISCHE NAEHERUNGSSCHALTER ...................................................................... 225 14.5 PHOTOELEKTRISCHE SENSOREN .................................................................... 228 14.5.1 PHOTOELEKTRISCHER EFFEKT ................................................................................... 229 14.5.2 OPTISCHE NAEHERUNGSSCHALTER ............................................................................. 229 14.5.3 LICHTSCHRANKEN .................................................................................................. 229 14.6 BILDVERARBEITUNG ....................................................................................... 231 14.7 SENSOREN FUER MOBILE ROBOTER ................................................................. 235 14.7.1 INTERNE UND EXTERNE SENSOREN .......................................................................... 235 14.7.2 NAEHERUNGSSENSOREN .......................................................................................... 236 14.7.3 TAKTILE SENSOREN................................................................................................ 237 14.7.4 ULTRASCHALLSENSOREN ........................................................................................... 237 14.7.5 MESSUNG MIT INFRAROT ........................................................................................ 240 INHALTSVERZEICHNIS 13 14.7.6 LASER ................................................................................................................. 240 14.7.7 KAMERA............................................................................................................. 241 14.7.8 DEAD-RECKONING ............................................................................................. 241 15 HUMANOIDE ROBOTER .........................................................................243 15.1 DER TRAUM VOM KUENSTLICHEN MENSCHEN ...............................................243 15.2 WESENTLICHE EIGENSCHAFTEN HUMANOIDER ROBOTER ............................. 245 15.3 TECHNISCHE REALISIERUNG ....................................................................... 246 15.3.1 TECHNISCHE HERAUSFORDERUNGEN ........................................................................ 246 15.3.2 SENSOREN .......................................................................................................... 247 15.3.3 NUR MENSCHLICHE SINNESORGANE? ....................................................................... 249 15.4 AUFBAU ....................................................................................................... 249 15.5 DIE ROBOTERHAND ...................................................................................... 251 15.5.1 DIE MENSCHLICHE HAND ...................................................................................... 251 15.5.2 ROBOTERHAENDE .................................................................................................. 252 15.5.3 ANTRIEBE ........................................................................................................... 253 15.5.4 STEUERUNG ......................................................................................................... 255 15.5.5 MENSCH-ROBOTER-KOOPERATION .......................................................................... 257 15.6 DER AUFRECHTE GANG ................................................................................. 258 15.6.1 ANALYSE DES GEHENS ......................................................................................... 259 15.6.2 NEUE LOESUNGSANSAETZE ....................................................................................... 261 15.7 AUTONOMIE HUMANOIDER ROBOTER ........................................................... 264 15.7.1 AUTONOME ROBOTER ........................................................................................... 264 15.7.2 REALISIERUNG ..................................................................................................... 265 15.8 BEKANNTE HUMANOIDE ROBOTER ............................................................... 267 15.9 ROBOTERETHIK ............................................................................................. 270 16 KUENSTLICHE INTELLIGENZ .................................................................. 273 16.1 WAS IST INTELLIGENZ? ................................................................................. 273 16.2 KUENSTLICHE INTELLIGENZ ............................................................................. 274 16.3 MASCHINELLES SEHEN ................................................................................ 275 16.4 MUSTERERKENNUNG ..................................................................................... 277 16.5 KUENSTLICHE NEURONALE NETZE ................................................................... 278 16.6 KYBERNETIK ................................................................................................282 16.7 PIONIERE DER KUENSTLICHEN INTELLIGENZ .................................................... 284 14 INHALTSVERZEICHNIS 17 AUSBLICK: ZUKUENFTIGE ENTWICKLUNGEN ..................................... 287 STICHWORTVERZEICHNIS .................................................................................. 296
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Bestandesangaben von THWS Schweinfurt Zentralbibliothek Lesesaal
Signatur:	2000 ZQ 6230 M217(2)
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