Handbuch Mensch-Roboter-Kollaboration:
Gespeichert in:
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|---|---|
| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
München
Hanser
[2024]
|
| Ausgabe: | 2., aktualisierte Auflage |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | XVI, 485 Seiten Illustrationen, Diagramme 28 cm |
| ISBN: | 9783446474116 3446474110 |
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| 776 | 0 | 8 | |i Erscheint auch als |n Online-Ausgabe |z 978-3-446-47460-4 |
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|---|---|
| adam_text | INHALTSVERZEICHNIS
VORWORT
....................................................................................................................................................
XI
VERZEICHNIS
DER
AUTORINNEN
UND
AUTOREN
.......................................................................................
XIII
1
EINFUEHRUNG
IN
DIE
INDUSTRIELLE
ROBOTIK
MIT
MENSCH-ROBOTER-KOOPERATION
............................
1
1.1
MENSCH-ROBOTER-KOOPERATION
ALS
TREND
FUER
DIE
ZUKUNFT
DER
ROBOTIK
...............................................
1
1.2
EINSATZPOTENZIALE
UND
KLASSIFIKATION
DER
MENSCH-ROBOTER-KOOPERATION
..........................................4
1.2.1
AUTOMATISIERUNGSPOTENZIAL
DURCH
MRK-ANWENDUNGEN
.........................................................4
1.2.2
FORMEN
DER
MENSCH-ROBOTER-KOOPERATION
...............................................................................
6
1.2.3
BEISPIELAPPLIKATIONEN
MIT
MENSCH-ROBOTER-KOOPERATION
.......................................................
8
1.3
ROBOTERSICHERHEIT
.................................................................................................................................
14
1.3.1
ANLAGENSICHERHEIT
UND
RISIKOBEURTEILUNG
FUER
ROBOTERSYSTEME
.........................................
14
1.3.2
ZIELKONFLIKT
ZWISCHEN
PRODUKTIVITAET
UND
SICHERHEIT
...........................................................
15
1.3.3
UNFALLANALYSE
IN
DER
INDUSTRIEROBOTIK
...................................................................................
16
1.3.4
SICHERHEITSVORGABEN
FUER
MRK-SYSTEME
IN DER
NORMUNG
.....................................................
19
1.3.5
SICHERHEITSSTRATEGIEN IN
DER
DIREKTEN
PHYSISCHEN
MRK
.....................................................
21
1.3.6
KOLLISIONSFOLGENABSCHAETZUNG
IN
DER
ROBOTIK
.........................................................................
23
1.3.7
BEWERTUNGSSTRATEGIE
ZUR
STEUERUNG
DES
VERLETZUNGSPOTENZIALS
IN
MRK-ANWENDUNGEN
..........................................................................................................
28
1.4
LITERATUR
..................................................................................................................................................
32
2
HARDWARESEITIGE
MRK-SYSTEMGESTALTUNG
................................................................................
37
2.1
GRUNDLAGEN
DER
INDUSTRIEROBOTIK
.......................................................................................................
37
2.1.1
AUFBAU
DER
MECHANIK
.............................................................................................................
38
2.1.2
SICHERHEITSTECHNIK
IM
UND
AM
ROBOTER
.................................................................................
40
2.1.3
PROGRAMMIERUNG
VON
IR
.........................................................................................................
41
2.2
KOLLABORATIONEN
UNTER
EINSATZ
KONVENTIONELLER
ROBOTER
...................................................................
44
2.2.1
KOLLABORATIONSARTEN
.................................................................................................................
44
2.2.2
ERWEITERTE
SICHERHEITSTECHNIK
...............................................................................................
46
2.3
KOLLABORATIONSFAEHIGE
ROBOTER
...............................................................................................................
48
2.3.1
BIOMECHANISCHE
GRENZEN
.......................................................................................................
48
2.3.2
ANWENDUNGSBEREICHE
VON
KOLLABORATIONSFAEHIGEN
ROBOTERN
................................................
49
2.3.3
SICHERHEITSTECHNIK
IN
KOLLABORATIONSFAEHIGEN
ROBOTERN
.........................................................50
2.3.4
SYSTEME
ZUR
UNTERSTUETZUNG
BEI
DER PROGRAMMIERUNGVON
KOLLABORATIONSFAEHIGEN
ROBOTERN
..................................................................................................................................
59
V
2.4
PERIPHERIE
..............................................................................................................................................
60
2.4.1
ENDEFFEKTOREN
ALS
BESTANDTEIL
VON
MRK-SYSTEMEN
.............................................................
62
2.4.2
GREIFER
-
GRUNDLAGEN
.............................................................................................................
62
2.4.3
MRK-GREIFSYSTEME
UND
SCHRAUBSYSTEME
.............................................................................
64
2.4.4
NEUARTIGE
GREIFERTYPEN
...........................................................................................................67
2.4.5
ROBOTERWAGEN
.........................................................................................................................
69
2.5
LITERATUR
..................................................................................................................................................
70
3
SENSORTECHNIK
................................................................................................................................
73
3.1
SENSORTECHNIK
ALS
GRUNDLAGE
FUER
DIE
MENSCH-ROBOTER-KOOPERATION
...............................................
73
3.1.1
MESSAUFGABEN
FUER
DIE
MENSCH-ROBOTER-KOOPERATION
..........................................................73
3.1.2
PHYSIKALISCHE
SENSOREFFEKTE,
SENSORSYSTEME
UND
SIGNALVERARBEITUNG
IN
MRK-SYSTEMEN
..................................................................................................................
75
3.1.3
MESSUNSICHERHEIT,
ZUVERLAESSIGKEIT
UND
SICHERHEIT
BEI
SENSOREN
........................................77
3.2
SENSOREN
ZUR
MESSUNG
DER
ZUSTANDSGROESSEN
DER
UMGEBUNG
(EXTERNE
SENSOREN)
.........................79
3.2.1
RESISTIVE
SENSOREN
...................................................................................................................
79
3.2.2
KAPAZITIVE
SENSOREN
...............................................................................................................
81
3.2.3
INDUKTIVESENSOREN
.................................................................................................................84
3.2.4
AKUSTISCHE
SENSOREN
...............................................................................................................
85
3.2.5
OPTISCHE
SENSOREN
...................................................................................................................
87
3.2.6
PNEUMATISCHE
SENSOREN
.........................................................................................................
95
3.2.7
RADARSENSOREN
.........................................................................................................................
98
3.2.8
BIOELEKTRISCHE
SENSOREN
.......................................................................................................
100
3.3
SENSOREN
ZUR
MESSUNG
DER
INNEREN
ZUSTANDSGROESSEN
EINES
ROBOTERSYSTEMS
(INTERNE
SENSOREN)
.............................................................................................................................
104
3.3.1
KRAFT-UND
MOMENTENMESSUNG
.............................................................................................
104
3.3.2
POSITIONS-,
WEG-UND
WINKELMESSUNG
.................................................................................
110
3.3.3
BESCHLEUNIGUNGS
UND
DREHRATENMESSUNG
.........................................................................
111
3.4
LITERATUR
................................................................................................................................................
114
4
STEUERUNGSTECHNIK
.......................................................................................................................
119
4.1
INDUSTRIELLE
STEUERUNGEN
...................................................................................................................
119
4.1.1
SPEICHERPROGRAMMIERBARE
STEUERUNG
(SPS)
.......................................................................
120
4.1.2
BEWEGUNGSSTEUERUNG
...........................................................................................................
122
4.1.3
SICHERE
STEUERUNG
.................................................................................................................
124
4.1.4
SICHERE
ANTRIEBSFUNKTIONEN
.................................................................................................
126
4.2
STEUERUNGSSIMULATION
..........................................................................................................................
135
4.2.1
VIRTUELLE
METHODEN
DER
DIGITALEN
FABRIK
.............................................................................
135
4.2.2
ERWEITERUNG
AUF
DIE
MENSCH-ROBOTER-KOOPERATION
.............................................................
168
5
MENSCH-ROBOTER-INTERAKTION
.......................................................................................................
171
5.1
EINLEITUNG
.............................................................................................................................................
171
5.2
MODALITAETEN
ZUR
INTERAKTION
...............................................................................................................
175
5.2.1
UNIMODALE
INTERAKTION
UNTER
NUTZUNG
AUDITIVER
SCHNITTSTELLEN
.......................................
176
5.2.2
UNIMODALE
INTERAKTION
UNTER
NUTZUNG
HAPTISCHER
SCHNITTSTELLEN
......................................
180
VI
5.2.3
UNIMODALE
INTERAKTION
UNTER
NUTZUNG
VISUELLER
SCHNITTSTELLEN
.......................................
181
5.2.4
MULTIMODALE
INTERAKTION
UNTER
NUTZUNG
VERSCHIEDENER
SCHNITTSTELLEN
...........................
183
5.3
PROGRAMMIERUNG
VON
ROBOTERN
......................................................................................................
186
5.3.1
ROBOTERZENTRIERTE
PROGRAMMIERUNG
...................................................................................
187
5.3.2
AUFGABENZENTRIERTE
PROGRAMMIERUNG
.................................................................................
193
5.3.3
FUEHRUNGSZENTRIERTE
PROGRAMMIERUNG
.................................................................................
200
5.3.4
BENUTZERZENTRIERTE
PROGRAMMIERUNG
.................................................................................
204
5.3.5
HYBRIDE
PROGRAMMIERSYSTEME
.............................................................................................
208
5.4
ERKENNUNG
VON
MOEGLICHEN
MENSCH-ROBOTER-KOLLISIONEN
...............................................................
209
5.4.1
GRUNDLAGEN
.............................................................................................................................212
5.4.2
BINAERE
LOKALISATION
...............................................................................................................
214
5.4.3
LOKALISATION
MIT
EINZELSENSOR
.............................................................................................
215
5.4.4
LOKALISATION
MIT
SENSORFUSION
.............................................................................................
229
5.4.5
VERGLEICH
DER
METHODEN
.......................................................................................................
241
5.5
REAKTION
AUF
MOEGLICHE
MENSCH-ROBOTER-KOLLISIONEN
.......................................................................
242
5.5.1
KOLLISIONSENTSCHAERFUNG
.........................................................................................................
244
5.5.2
GESCHWINDIGKEITSREGELUNG
...................................................................................................
246
5.5.3
LOKALE
AUSWEICHBEWEGUNG
...................................................................................................
251
5.5.4
GLOBALE
AUSWEICHBEWEGUNG
.................................................................................................
255
5.5.5
VERGLEICH
DER
VERFAHREN
.......................................................................................................
260
5.5.6
SYSTEMSTUDIE
SIMERO
...........................................................................................................
261
5.6
KOORDINIERUNG
HYBRIDER
MENSCH-ROBOTER-TEAMS
.............................................................................
266
5.6.1
GRUNDLAGEN
.............................................................................................................................
267
5.6.2
STATISCHE
TEAM-ORGANISATION
...............................................................................................
271
5.6.3
SEMI-DYNAMISCHE
TEAM-ORGANISATION
.................................................................................
274
5.7
LITERATUR
...............................................................................................................................................
278
6
PLANUNG,
SIMULATION
UND
INBETRIEBNAHME
.............................................................................
285
6.1
STAND
DER
SIMULATIONSTECHNIK
UND
DER
VIRTUELLEN
INBETRIEBNAHME
..............................................
285
6.1.1
ZIELE
UND
NUTZEN
DER
SIMULATION
.........................................................................................
285
6.1.2
ROBOTER-UND
ARBEITSZELLENSIMULATIONSSYSTEME
................................................................
287
6.2
AUFGABENTEILUNG
ZWISCHEN
MENSCH
UND
ROBOTER
.............................................................................
287
6.3
SIMULATION
DER
MENSCH-ROBOTER-INTERAKTION
...................................................................................
291
6.3.1
EINORDNUNG
IN
BESTEHENDE
DEFINITIONEN
............................................................................
292
6.3.2
BESTEHENDE
SOFTWARESYSTEME
..............................................................................................
295
6.3.3
INNOVATIVE
ANSAETZE
ZUR
VIRTUELLEN
AUSLEGUNG
VON
MENSCH-ROBOTER-UMGEBUNGEN
...
301
6.4
VON
DER
SIMULATION
ZUR
INBETRIEBNAHME
........................................................................................
305
6.4.1
VIRTUELLE
INBETRIEBNAHME
MITTELS
DURCHGAENGIGER
PLANUNGSKETTE
....................................
306
6.4.2
UNZUREICHENDE
ABSOLUTGENAUIGKEIT
VON
INDUSTRIEROBOTERN
............................................
307
6.4.3
STEIGERUNG
DER
ABSOLUTGENAUIGKEIT
DURCH
KALIBRIERMETHODEN
........................................
307
6.4.4
LOKALE
KAMERAGESTUETZTE
REFERENZIERUNG
ZUR
STEIGERUNG
DER
POSITIONIERGENAUIGKEIT
309
6.4.5
AUTOMATISIERTE
GREIF
UND
BAHNPLANUNG
............................................................................
310
6.5
SICHERHEITS-UND
SENSORSIMULATION
...................................................................................................
311
6.6
AUSTAUSCHFORMATE,
CAX-WERKZEUGKETTE
..........................................................................................
315
6.7
LITERATUR
...............................................................................................................................................
318
VH
7
METHODEN
ZUR
ERFOLGREICHEN
EINFUEHRUNG
VON
MRK
...............................................................
323
7.1
TECHNISCHE
RANDBEDINGUNGEN
............................................................................................................
323
7.1.1
CE-ZERTIFIZIERUNG
....................................................................................................................
323
7.1.2
RISIKOBEURTEILUNG
..................................................................................................................
328
7.1.3
SICHERHEITSFUNKTIONEN
FUER
DIE
MENSCH-ROBOTER-KOLLABORATION
.........................................
328
7.1.4
DURCHFUEHRUNG
EINER
KRAFTMESSUNG
.....................................................................................
332
7.2
PLANUNG
EINER
MRK-ANWENDUNG
........................................................................................................
335
7.2.1
VORGEHENSWEISE
FUER
DIE
PLANUNG
.........................................................................................
335
7.2.2
DOKUMENTATION
DER
ANFORDERUNGEN
...................................................................................
335
7.2.3
MORPHOLOGISCHER
KASTEN
.......................................................................................................
336
7.2.4
ANFORDERUNGEN
........................................................................................................................
336
7.2.5
BEURTEILUNG
DER
BETRIEBSMITTEL
.............................................................................................
340
7.2.6
BEWERTUNG
DER
ERGONOMIE
BEI
MRK-ANWENDUNGEN
...........................................................
341
7.3
WIRTSCHAFTLICHKEITSBETRACHTUNG
..........................................................................................................
345
7.3.1
EINORDNUNG
VON
MRK
IM
KONTEXT
DER
WIRTSCHAFTLICHKEIT
VON
PRODUKTIONSANLAGEN
..
345
7.3.2
WIRTSCHAFTLICHE
VORTEILE
VON
MRK
IM
VERGLEICH
ZU
KLASSISCHEN
FORMEN
DER
AUTOMATISIERUNG
............................................................................................................
347
7.3.3
WIRTSCHAFTLICHE
VORTEILE
VON
MRK
ENTLANG
DES
LEBENSZYKLUS
VON
ROBOTERANLAGEN
..
348
7.3.4
ANWENDUNGSBEISPIELE
...........................................................................................................
350
7.3.5
ENTLOHNUNG
..............................................................................................................................
353
7.3.6
AUSBLICK
..................................................................................................................................
355
7.4
MENSCHZENTRIERTE
EINFUEHRUNGSSTRATEGIE
..........................................................................................
357
7.4.1
BEDUERFNISSE
DES
MENSCHEN
UND
WIDERSTAENDE
GEGENUEBER
VERAENDERUNG
.........................
357
7.4.2
DURCHFUEHRUNG
VON
VERAENDERUNGSPROZESSEN
UND
STEIGERUNG
DER
MITARBEITERAKZEPTANZ
FUER
MRK-LOESUNGEN
..........................................................................
359
7.4.3
AKZEPTANZFAKTOREN
FUER
DIE
EINFUEHRUNG
VON
MRK-SYSTEMEN
.............................................
362
7.4.4
BESTPRACTICE
............................................................................................................................
365
7.4.5
HALBAUTOMATISIERTE
MRK
.......................................................................................................
368
7.4.6
MENSCHLICHE
INTENTIONSERKENNUNG
.....................................................................................
369
7.4.7
KOGNITIVE
ASSISTENZSYSTEME
ZUR UNTERSTUETZUNG
DER
MITARBEITER
IN
DER
PRODUKTION
..
370
7.4.8
ZUSAMMENFASSUNG
UND
CHANCEN
FUER
DIE
ZUKUNFT
.............................................................
372
8
BRANCHENSPEZIFISCHE
APPLIKATIONEN
.........................................................................................375
8.1
MRK-APPLIKATIONEN
IN
DER
AUTOMOBILMONTAGE
..............................................................................
375
8.1.1
DARSTELLUNG
DER
ANFORDERUNGEN
UND
RAHMENBEDINGUNGEN
.............................................
375
8.1.2
KONZEPTIONELLE
BRANCHENSPEZIFISCHE
LOESUNGSANSAETZE
.......................................................
378
8.1.3
ILLUSTRIERUNG
VON
BEISPIELEN
.................................................................................................
380
8.1.4
ZUSAMMENFASSUNG
UND
FAZIT
...............................................................................................
390
8.2
FLEXIBLE
AUTOMATISIERUNG
IN
DER
ELEKTRONIKMONTAGE
MITHILFE
VON
MRK-SYSTEMEN
................
391
8.2.1
RAHMENBEDINGUNGEN
UND
HERAUSFORDERUNGEN
IN
DER
ELEKTRONIKMONTAGE
.................
391
8.2.2
KONZEPTIONELLE
BRANCHENSPEZIFISCHE
LOESUNGSANSAETZE
.......................................................393
8.2.3
BEISPIELHAFTE
ANWENDUNGEN
VON
MRK-SYSTEMEN
IN
DER
ELEKTRONIKPRODUKTION
.........
394
8.3
ANWENDUNGSBEISPIEL:
MONTAGE
VON
HYDRAULIKVENTILEN
................................................................
400
8.3.1
DARSTELLUNG
DER
ANFORDERUNGEN
UND
RAHMENBEDINGUNGEN
.............................................
400
8.3.2
KONZEPTIONELLE
BRANCHENSPEZIFISCHE
LOESUNGSANSAETZE
.......................................................
401
8.3.3
ILLUSTRIERUNG
VON
BEISPIELEN
.................................................................................................
405
VIII
8.4
MONTAGE
VON
GROSSGERAETEN
................................................................................................................
408
8.4.1
DARSTELLUNG
DER
ANFORDERUNG
UND
RAHMENBEDINGUNGEN
.................................................
408
8.4.2
KONZEPTIONELLE
BRANCHENSPEZIFISCHE
LOESUNGSANSAETZE
.......................................................
410
8.4.3
ILLUSTRIERUNG
VON
BEISPIELEN
.................................................................................................
410
8.4.4
ZUSAMMENFASSUNG
..................................................................................................................
412
8.5
ANWENDUNGSBEISPIEL:
INTRALOGISTIK
..................................................................................................
413
8.5.1
BEWEGGRUENDE
FUER
DEN
MRK-EINSATZ
IN
DER
INTRALOGISTIK
...................................................
413
8.5.2
UMSETZUNGSBEISPIEL
ZUR
AUTONOMISIERUNG
DES
MATERIALFLUSSES
IM
HAUPTWERTSTROM
..............................................................................................................
414
8.5.3
UMSETZUNGSBEISPIEL
ZUR AUTOMATISIERTEN
LOGISTIK
VON
VERBRAUCHS
UND
VERBAUTEILEN
..........................................................................................................................
415
8.5.4
UMSETZUNGSBEISPIEL
ZUR
EFFIZIENZSTEIGERUNG
DER
KOMMISSIONIERUNG
.............................
416
8.5.5
ZUSAMMENFASSUNG
UND
FAZIT
...............................................................................................
418
8.6
ANWENDUNGSBEISPIEL:
ROBOTERGESTUETZTE
SYSTEME
IN
DER
MEDIZIN
..................................................
418
8.6.1
NORMATIVER
RAHMEN
.............................................................................................................
419
8.6.2
EINTEILUNG
MEDIZINISCHER
ROBOTERSYSTEME
.........................................................................
420
8.6.3
UMSETZUNGSBEISPIELE
.............................................................................................................
421
8.6.4
ZUSAMMENFASSUNG
UND
FAZIT
...............................................................................................
424
8.7
ANWENDUNGSBEISPIEL:
SERVICEROBOTIK
IM
HAUSHALT
........................................................................
426
8.7.1
ANFORDERUNGEN
UND
RAHMENBEDINGUNGEN
.........................................................................
426
8.7.2
KONZEPTIONELLE
BRANCHENSPEZIFISCHE
LOESUNGEN
.................................................................
428
8.7.3
UMSETZUNGSBEISPIELE
.............................................................................................................
430
8.7.4
ZUSAMMENFASSUNG
UND
FAZIT
...............................................................................................
431
8.8
INDIVIDUELLE
UND
AUFGABENABHAENGIGE
UNTERSTUETZUNG
BEI
PHYSISCH
BEANSPRUCHENDEN
TAETIGKEITEN
DURCH
ANZIEHBARE
SYSTEME
............................................................................................
432
8.8.1
EINFUEHRUNG
.............................................................................................................................
432
8.8.2
ANFORDERUNGEN
UND
RAHMENBEDINGUNGEN
........................................................................
434
8.8.3
EXEMPLARISCHE
SYSTEMANSAETZE
............................................................................................
437
8.8.4
ENTWICKLUNGSVORGEHEN
FUER
KOERPERGETRAGENE
PHYSISCHE
UNTERSTUETZUNGSSYSTEME
....
437
8.8.5
POTENZIALE
..............................................................................................................................
439
8.9
ANWENDUNGSBEISPIEL:
ROBOTERBASIERTE
VORFERTIGUNG
FUER
LOSGROESSE
EINS
IM
HOLZBAU
..............
441
8.9.1
RAHMENBEDINGUNGEN
UND
HERAUSFORDERUNGEN
FUER
DIE
AUTOMATISIERUNG
IM
HOLZBAU
............................................................................................................................
441
8.9.2
FORSCHUNGSANSATZ
ZUR
AUTOMATISIERUNG
IM
HOLZBAU
........................................................
442
8.9.3
ROBOTISCHE
VORFERTIGUNG
UND
MENSCH-ROBOTER-INTERAKTION
IM
HOLZBAU
........................
443
8.9.4
ILLUSTRIERUNG
VON
UMSETZUNGSBEISPIELE
............................................................................
447
8.9.5
ZUSAMMENFASSUNG
UND
FAZIT
...............................................................................................
449
8.10
VIELFAELTIGER
EINSATZ
VON
MRK-SYSTEMEN
BEI
EINEM
GLOBAL
TAETIGEN
AUTOMOBIL
UND
INDUSTRIEZULIEFERER
............................................................................................................................
450
8.10.1
KOEXISTENZ
...........................................................................................................................
450
8.10.2
KOOPERATION
.........................................................................................................................
451
8.10.3
KOLLABORATION
.......................................................................................................................
452
8.10.4
MOBILE
COBOTS
.......................................................................................................................
452
IX
9
ENTWICKLUNGSRICHTUNGEN
FUER
AKTUELLE
UND
ZUKUENFTIGE
ANWENDUNGEN
..............................
455
9.1
SOFTROBOTICS
.......................................................................................................................................
455
9.1.1
UEBERSICHT
...............................................................................................................................
455
9.1.2
KOMPONENTEN
.........................................................................................................................
456
9.1.3
ENTWURFS-UND
BESCHREIBUNGSMETHODEN
.............................................................................
461
9.1.4
ANWENDUNGSGEBIETE
.............................................................................................................
464
9.2
SOFTWARE
FUER
DIE
ROBOTERINTERAKTION
MIT
DEM
LBR
IIWA
................................................................
469
9.2.1
EINFUEHRUNG
.............................................................................................................................
469
9.2.2
EINE
QUELLTEXT-OFFENE
ZUSTANDSMASCHINE
FUER
DIE
SICHERE
MRK
..........................................
470
9.2.3
OPENIGTLINK-SCHNITTSTELLE
...................................................................................................
471
9.2.4
MEDIZINISCHE
THERAPIEPLANUNG
MIT
3D-SLICER
...................................................................
472
9.2.5
TELEOPERATION
MITTELS
ROS-SCHNITTSTELLE
UND
OPENIGTLINK
...............................................
474
9.2.6
TABLET-PC,
SMARTWATCH
UND
MIKRO-PC-BASIERTER
ZUSTANDSWECHSLER
AM
ENDEFFEKTOR
......................................................................................................................
474
9.2.7
ZUSAMMENFASSUNG
UND
AUSBLICK
.........................................................................................
476
9.2.8
LITERATUR
.................................................................................................................................
476
INDEX
.......................................................................................................................................................
479
X
|
| adam_txt |
INHALTSVERZEICHNIS
VORWORT
.
XI
VERZEICHNIS
DER
AUTORINNEN
UND
AUTOREN
.
XIII
1
EINFUEHRUNG
IN
DIE
INDUSTRIELLE
ROBOTIK
MIT
MENSCH-ROBOTER-KOOPERATION
.
1
1.1
MENSCH-ROBOTER-KOOPERATION
ALS
TREND
FUER
DIE
ZUKUNFT
DER
ROBOTIK
.
1
1.2
EINSATZPOTENZIALE
UND
KLASSIFIKATION
DER
MENSCH-ROBOTER-KOOPERATION
.4
1.2.1
AUTOMATISIERUNGSPOTENZIAL
DURCH
MRK-ANWENDUNGEN
.4
1.2.2
FORMEN
DER
MENSCH-ROBOTER-KOOPERATION
.
6
1.2.3
BEISPIELAPPLIKATIONEN
MIT
MENSCH-ROBOTER-KOOPERATION
.
8
1.3
ROBOTERSICHERHEIT
.
14
1.3.1
ANLAGENSICHERHEIT
UND
RISIKOBEURTEILUNG
FUER
ROBOTERSYSTEME
.
14
1.3.2
ZIELKONFLIKT
ZWISCHEN
PRODUKTIVITAET
UND
SICHERHEIT
.
15
1.3.3
UNFALLANALYSE
IN
DER
INDUSTRIEROBOTIK
.
16
1.3.4
SICHERHEITSVORGABEN
FUER
MRK-SYSTEME
IN DER
NORMUNG
.
19
1.3.5
SICHERHEITSSTRATEGIEN IN
DER
DIREKTEN
PHYSISCHEN
MRK
.
21
1.3.6
KOLLISIONSFOLGENABSCHAETZUNG
IN
DER
ROBOTIK
.
23
1.3.7
BEWERTUNGSSTRATEGIE
ZUR
STEUERUNG
DES
VERLETZUNGSPOTENZIALS
IN
MRK-ANWENDUNGEN
.
28
1.4
LITERATUR
.
32
2
HARDWARESEITIGE
MRK-SYSTEMGESTALTUNG
.
37
2.1
GRUNDLAGEN
DER
INDUSTRIEROBOTIK
.
37
2.1.1
AUFBAU
DER
MECHANIK
.
38
2.1.2
SICHERHEITSTECHNIK
IM
UND
AM
ROBOTER
.
40
2.1.3
PROGRAMMIERUNG
VON
IR
.
41
2.2
KOLLABORATIONEN
UNTER
EINSATZ
KONVENTIONELLER
ROBOTER
.
44
2.2.1
KOLLABORATIONSARTEN
.
44
2.2.2
ERWEITERTE
SICHERHEITSTECHNIK
.
46
2.3
KOLLABORATIONSFAEHIGE
ROBOTER
.
48
2.3.1
BIOMECHANISCHE
GRENZEN
.
48
2.3.2
ANWENDUNGSBEREICHE
VON
KOLLABORATIONSFAEHIGEN
ROBOTERN
.
49
2.3.3
SICHERHEITSTECHNIK
IN
KOLLABORATIONSFAEHIGEN
ROBOTERN
.50
2.3.4
SYSTEME
ZUR
UNTERSTUETZUNG
BEI
DER PROGRAMMIERUNGVON
KOLLABORATIONSFAEHIGEN
ROBOTERN
.
59
V
2.4
PERIPHERIE
.
60
2.4.1
ENDEFFEKTOREN
ALS
BESTANDTEIL
VON
MRK-SYSTEMEN
.
62
2.4.2
GREIFER
-
GRUNDLAGEN
.
62
2.4.3
MRK-GREIFSYSTEME
UND
SCHRAUBSYSTEME
.
64
2.4.4
NEUARTIGE
GREIFERTYPEN
.67
2.4.5
ROBOTERWAGEN
.
69
2.5
LITERATUR
.
70
3
SENSORTECHNIK
.
73
3.1
SENSORTECHNIK
ALS
GRUNDLAGE
FUER
DIE
MENSCH-ROBOTER-KOOPERATION
.
73
3.1.1
MESSAUFGABEN
FUER
DIE
MENSCH-ROBOTER-KOOPERATION
.73
3.1.2
PHYSIKALISCHE
SENSOREFFEKTE,
SENSORSYSTEME
UND
SIGNALVERARBEITUNG
IN
MRK-SYSTEMEN
.
75
3.1.3
MESSUNSICHERHEIT,
ZUVERLAESSIGKEIT
UND
SICHERHEIT
BEI
SENSOREN
.77
3.2
SENSOREN
ZUR
MESSUNG
DER
ZUSTANDSGROESSEN
DER
UMGEBUNG
(EXTERNE
SENSOREN)
.79
3.2.1
RESISTIVE
SENSOREN
.
79
3.2.2
KAPAZITIVE
SENSOREN
.
81
3.2.3
INDUKTIVESENSOREN
.84
3.2.4
AKUSTISCHE
SENSOREN
.
85
3.2.5
OPTISCHE
SENSOREN
.
87
3.2.6
PNEUMATISCHE
SENSOREN
.
95
3.2.7
RADARSENSOREN
.
98
3.2.8
BIOELEKTRISCHE
SENSOREN
.
100
3.3
SENSOREN
ZUR
MESSUNG
DER
INNEREN
ZUSTANDSGROESSEN
EINES
ROBOTERSYSTEMS
(INTERNE
SENSOREN)
.
104
3.3.1
KRAFT-UND
MOMENTENMESSUNG
.
104
3.3.2
POSITIONS-,
WEG-UND
WINKELMESSUNG
.
110
3.3.3
BESCHLEUNIGUNGS
UND
DREHRATENMESSUNG
.
111
3.4
LITERATUR
.
114
4
STEUERUNGSTECHNIK
.
119
4.1
INDUSTRIELLE
STEUERUNGEN
.
119
4.1.1
SPEICHERPROGRAMMIERBARE
STEUERUNG
(SPS)
.
120
4.1.2
BEWEGUNGSSTEUERUNG
.
122
4.1.3
SICHERE
STEUERUNG
.
124
4.1.4
SICHERE
ANTRIEBSFUNKTIONEN
.
126
4.2
STEUERUNGSSIMULATION
.
135
4.2.1
VIRTUELLE
METHODEN
DER
DIGITALEN
FABRIK
.
135
4.2.2
ERWEITERUNG
AUF
DIE
MENSCH-ROBOTER-KOOPERATION
.
168
5
MENSCH-ROBOTER-INTERAKTION
.
171
5.1
EINLEITUNG
.
171
5.2
MODALITAETEN
ZUR
INTERAKTION
.
175
5.2.1
UNIMODALE
INTERAKTION
UNTER
NUTZUNG
AUDITIVER
SCHNITTSTELLEN
.
176
5.2.2
UNIMODALE
INTERAKTION
UNTER
NUTZUNG
HAPTISCHER
SCHNITTSTELLEN
.
180
VI
5.2.3
UNIMODALE
INTERAKTION
UNTER
NUTZUNG
VISUELLER
SCHNITTSTELLEN
.
181
5.2.4
MULTIMODALE
INTERAKTION
UNTER
NUTZUNG
VERSCHIEDENER
SCHNITTSTELLEN
.
183
5.3
PROGRAMMIERUNG
VON
ROBOTERN
.
186
5.3.1
ROBOTERZENTRIERTE
PROGRAMMIERUNG
.
187
5.3.2
AUFGABENZENTRIERTE
PROGRAMMIERUNG
.
193
5.3.3
FUEHRUNGSZENTRIERTE
PROGRAMMIERUNG
.
200
5.3.4
BENUTZERZENTRIERTE
PROGRAMMIERUNG
.
204
5.3.5
HYBRIDE
PROGRAMMIERSYSTEME
.
208
5.4
ERKENNUNG
VON
MOEGLICHEN
MENSCH-ROBOTER-KOLLISIONEN
.
209
5.4.1
GRUNDLAGEN
.212
5.4.2
BINAERE
LOKALISATION
.
214
5.4.3
LOKALISATION
MIT
EINZELSENSOR
.
215
5.4.4
LOKALISATION
MIT
SENSORFUSION
.
229
5.4.5
VERGLEICH
DER
METHODEN
.
241
5.5
REAKTION
AUF
MOEGLICHE
MENSCH-ROBOTER-KOLLISIONEN
.
242
5.5.1
KOLLISIONSENTSCHAERFUNG
.
244
5.5.2
GESCHWINDIGKEITSREGELUNG
.
246
5.5.3
LOKALE
AUSWEICHBEWEGUNG
.
251
5.5.4
GLOBALE
AUSWEICHBEWEGUNG
.
255
5.5.5
VERGLEICH
DER
VERFAHREN
.
260
5.5.6
SYSTEMSTUDIE
SIMERO
.
261
5.6
KOORDINIERUNG
HYBRIDER
MENSCH-ROBOTER-TEAMS
.
266
5.6.1
GRUNDLAGEN
.
267
5.6.2
STATISCHE
TEAM-ORGANISATION
.
271
5.6.3
SEMI-DYNAMISCHE
TEAM-ORGANISATION
.
274
5.7
LITERATUR
.
278
6
PLANUNG,
SIMULATION
UND
INBETRIEBNAHME
.
285
6.1
STAND
DER
SIMULATIONSTECHNIK
UND
DER
VIRTUELLEN
INBETRIEBNAHME
.
285
6.1.1
ZIELE
UND
NUTZEN
DER
SIMULATION
.
285
6.1.2
ROBOTER-UND
ARBEITSZELLENSIMULATIONSSYSTEME
.
287
6.2
AUFGABENTEILUNG
ZWISCHEN
MENSCH
UND
ROBOTER
.
287
6.3
SIMULATION
DER
MENSCH-ROBOTER-INTERAKTION
.
291
6.3.1
EINORDNUNG
IN
BESTEHENDE
DEFINITIONEN
.
292
6.3.2
BESTEHENDE
SOFTWARESYSTEME
.
295
6.3.3
INNOVATIVE
ANSAETZE
ZUR
VIRTUELLEN
AUSLEGUNG
VON
MENSCH-ROBOTER-UMGEBUNGEN
.
301
6.4
VON
DER
SIMULATION
ZUR
INBETRIEBNAHME
.
305
6.4.1
VIRTUELLE
INBETRIEBNAHME
MITTELS
DURCHGAENGIGER
PLANUNGSKETTE
.
306
6.4.2
UNZUREICHENDE
ABSOLUTGENAUIGKEIT
VON
INDUSTRIEROBOTERN
.
307
6.4.3
STEIGERUNG
DER
ABSOLUTGENAUIGKEIT
DURCH
KALIBRIERMETHODEN
.
307
6.4.4
LOKALE
KAMERAGESTUETZTE
REFERENZIERUNG
ZUR
STEIGERUNG
DER
POSITIONIERGENAUIGKEIT
309
6.4.5
AUTOMATISIERTE
GREIF
UND
BAHNPLANUNG
.
310
6.5
SICHERHEITS-UND
SENSORSIMULATION
.
311
6.6
AUSTAUSCHFORMATE,
CAX-WERKZEUGKETTE
.
315
6.7
LITERATUR
.
318
VH
7
METHODEN
ZUR
ERFOLGREICHEN
EINFUEHRUNG
VON
MRK
.
323
7.1
TECHNISCHE
RANDBEDINGUNGEN
.
323
7.1.1
CE-ZERTIFIZIERUNG
.
323
7.1.2
RISIKOBEURTEILUNG
.
328
7.1.3
SICHERHEITSFUNKTIONEN
FUER
DIE
MENSCH-ROBOTER-KOLLABORATION
.
328
7.1.4
DURCHFUEHRUNG
EINER
KRAFTMESSUNG
.
332
7.2
PLANUNG
EINER
MRK-ANWENDUNG
.
335
7.2.1
VORGEHENSWEISE
FUER
DIE
PLANUNG
.
335
7.2.2
DOKUMENTATION
DER
ANFORDERUNGEN
.
335
7.2.3
MORPHOLOGISCHER
KASTEN
.
336
7.2.4
ANFORDERUNGEN
.
336
7.2.5
BEURTEILUNG
DER
BETRIEBSMITTEL
.
340
7.2.6
BEWERTUNG
DER
ERGONOMIE
BEI
MRK-ANWENDUNGEN
.
341
7.3
WIRTSCHAFTLICHKEITSBETRACHTUNG
.
345
7.3.1
EINORDNUNG
VON
MRK
IM
KONTEXT
DER
WIRTSCHAFTLICHKEIT
VON
PRODUKTIONSANLAGEN
.
345
7.3.2
WIRTSCHAFTLICHE
VORTEILE
VON
MRK
IM
VERGLEICH
ZU
KLASSISCHEN
FORMEN
DER
AUTOMATISIERUNG
.
347
7.3.3
WIRTSCHAFTLICHE
VORTEILE
VON
MRK
ENTLANG
DES
LEBENSZYKLUS
VON
ROBOTERANLAGEN
.
348
7.3.4
ANWENDUNGSBEISPIELE
.
350
7.3.5
ENTLOHNUNG
.
353
7.3.6
AUSBLICK
.
355
7.4
MENSCHZENTRIERTE
EINFUEHRUNGSSTRATEGIE
.
357
7.4.1
BEDUERFNISSE
DES
MENSCHEN
UND
WIDERSTAENDE
GEGENUEBER
VERAENDERUNG
.
357
7.4.2
DURCHFUEHRUNG
VON
VERAENDERUNGSPROZESSEN
UND
STEIGERUNG
DER
MITARBEITERAKZEPTANZ
FUER
MRK-LOESUNGEN
.
359
7.4.3
AKZEPTANZFAKTOREN
FUER
DIE
EINFUEHRUNG
VON
MRK-SYSTEMEN
.
362
7.4.4
BESTPRACTICE
.
365
7.4.5
HALBAUTOMATISIERTE
MRK
.
368
7.4.6
MENSCHLICHE
INTENTIONSERKENNUNG
.
369
7.4.7
KOGNITIVE
ASSISTENZSYSTEME
ZUR UNTERSTUETZUNG
DER
MITARBEITER
IN
DER
PRODUKTION
.
370
7.4.8
ZUSAMMENFASSUNG
UND
CHANCEN
FUER
DIE
ZUKUNFT
.
372
8
BRANCHENSPEZIFISCHE
APPLIKATIONEN
.375
8.1
MRK-APPLIKATIONEN
IN
DER
AUTOMOBILMONTAGE
.
375
8.1.1
DARSTELLUNG
DER
ANFORDERUNGEN
UND
RAHMENBEDINGUNGEN
.
375
8.1.2
KONZEPTIONELLE
BRANCHENSPEZIFISCHE
LOESUNGSANSAETZE
.
378
8.1.3
ILLUSTRIERUNG
VON
BEISPIELEN
.
380
8.1.4
ZUSAMMENFASSUNG
UND
FAZIT
.
390
8.2
FLEXIBLE
AUTOMATISIERUNG
IN
DER
ELEKTRONIKMONTAGE
MITHILFE
VON
MRK-SYSTEMEN
.
391
8.2.1
RAHMENBEDINGUNGEN
UND
HERAUSFORDERUNGEN
IN
DER
ELEKTRONIKMONTAGE
.
391
8.2.2
KONZEPTIONELLE
BRANCHENSPEZIFISCHE
LOESUNGSANSAETZE
.393
8.2.3
BEISPIELHAFTE
ANWENDUNGEN
VON
MRK-SYSTEMEN
IN
DER
ELEKTRONIKPRODUKTION
.
394
8.3
ANWENDUNGSBEISPIEL:
MONTAGE
VON
HYDRAULIKVENTILEN
.
400
8.3.1
DARSTELLUNG
DER
ANFORDERUNGEN
UND
RAHMENBEDINGUNGEN
.
400
8.3.2
KONZEPTIONELLE
BRANCHENSPEZIFISCHE
LOESUNGSANSAETZE
.
401
8.3.3
ILLUSTRIERUNG
VON
BEISPIELEN
.
405
VIII
8.4
MONTAGE
VON
GROSSGERAETEN
.
408
8.4.1
DARSTELLUNG
DER
ANFORDERUNG
UND
RAHMENBEDINGUNGEN
.
408
8.4.2
KONZEPTIONELLE
BRANCHENSPEZIFISCHE
LOESUNGSANSAETZE
.
410
8.4.3
ILLUSTRIERUNG
VON
BEISPIELEN
.
410
8.4.4
ZUSAMMENFASSUNG
.
412
8.5
ANWENDUNGSBEISPIEL:
INTRALOGISTIK
.
413
8.5.1
BEWEGGRUENDE
FUER
DEN
MRK-EINSATZ
IN
DER
INTRALOGISTIK
.
413
8.5.2
UMSETZUNGSBEISPIEL
ZUR
AUTONOMISIERUNG
DES
MATERIALFLUSSES
IM
HAUPTWERTSTROM
.
414
8.5.3
UMSETZUNGSBEISPIEL
ZUR AUTOMATISIERTEN
LOGISTIK
VON
VERBRAUCHS
UND
VERBAUTEILEN
.
415
8.5.4
UMSETZUNGSBEISPIEL
ZUR
EFFIZIENZSTEIGERUNG
DER
KOMMISSIONIERUNG
.
416
8.5.5
ZUSAMMENFASSUNG
UND
FAZIT
.
418
8.6
ANWENDUNGSBEISPIEL:
ROBOTERGESTUETZTE
SYSTEME
IN
DER
MEDIZIN
.
418
8.6.1
NORMATIVER
RAHMEN
.
419
8.6.2
EINTEILUNG
MEDIZINISCHER
ROBOTERSYSTEME
.
420
8.6.3
UMSETZUNGSBEISPIELE
.
421
8.6.4
ZUSAMMENFASSUNG
UND
FAZIT
.
424
8.7
ANWENDUNGSBEISPIEL:
SERVICEROBOTIK
IM
HAUSHALT
.
426
8.7.1
ANFORDERUNGEN
UND
RAHMENBEDINGUNGEN
.
426
8.7.2
KONZEPTIONELLE
BRANCHENSPEZIFISCHE
LOESUNGEN
.
428
8.7.3
UMSETZUNGSBEISPIELE
.
430
8.7.4
ZUSAMMENFASSUNG
UND
FAZIT
.
431
8.8
INDIVIDUELLE
UND
AUFGABENABHAENGIGE
UNTERSTUETZUNG
BEI
PHYSISCH
BEANSPRUCHENDEN
TAETIGKEITEN
DURCH
ANZIEHBARE
SYSTEME
.
432
8.8.1
EINFUEHRUNG
.
432
8.8.2
ANFORDERUNGEN
UND
RAHMENBEDINGUNGEN
.
434
8.8.3
EXEMPLARISCHE
SYSTEMANSAETZE
.
437
8.8.4
ENTWICKLUNGSVORGEHEN
FUER
KOERPERGETRAGENE
PHYSISCHE
UNTERSTUETZUNGSSYSTEME
.
437
8.8.5
POTENZIALE
.
439
8.9
ANWENDUNGSBEISPIEL:
ROBOTERBASIERTE
VORFERTIGUNG
FUER
LOSGROESSE
EINS
IM
HOLZBAU
.
441
8.9.1
RAHMENBEDINGUNGEN
UND
HERAUSFORDERUNGEN
FUER
DIE
AUTOMATISIERUNG
IM
HOLZBAU
.
441
8.9.2
FORSCHUNGSANSATZ
ZUR
AUTOMATISIERUNG
IM
HOLZBAU
.
442
8.9.3
ROBOTISCHE
VORFERTIGUNG
UND
MENSCH-ROBOTER-INTERAKTION
IM
HOLZBAU
.
443
8.9.4
ILLUSTRIERUNG
VON
UMSETZUNGSBEISPIELE
.
447
8.9.5
ZUSAMMENFASSUNG
UND
FAZIT
.
449
8.10
VIELFAELTIGER
EINSATZ
VON
MRK-SYSTEMEN
BEI
EINEM
GLOBAL
TAETIGEN
AUTOMOBIL
UND
INDUSTRIEZULIEFERER
.
450
8.10.1
KOEXISTENZ
.
450
8.10.2
KOOPERATION
.
451
8.10.3
KOLLABORATION
.
452
8.10.4
MOBILE
COBOTS
.
452
IX
9
ENTWICKLUNGSRICHTUNGEN
FUER
AKTUELLE
UND
ZUKUENFTIGE
ANWENDUNGEN
.
455
9.1
SOFTROBOTICS
.
455
9.1.1
UEBERSICHT
.
455
9.1.2
KOMPONENTEN
.
456
9.1.3
ENTWURFS-UND
BESCHREIBUNGSMETHODEN
.
461
9.1.4
ANWENDUNGSGEBIETE
.
464
9.2
SOFTWARE
FUER
DIE
ROBOTERINTERAKTION
MIT
DEM
LBR
IIWA
.
469
9.2.1
EINFUEHRUNG
.
469
9.2.2
EINE
QUELLTEXT-OFFENE
ZUSTANDSMASCHINE
FUER
DIE
SICHERE
MRK
.
470
9.2.3
OPENIGTLINK-SCHNITTSTELLE
.
471
9.2.4
MEDIZINISCHE
THERAPIEPLANUNG
MIT
3D-SLICER
.
472
9.2.5
TELEOPERATION
MITTELS
ROS-SCHNITTSTELLE
UND
OPENIGTLINK
.
474
9.2.6
TABLET-PC,
SMARTWATCH
UND
MIKRO-PC-BASIERTER
ZUSTANDSWECHSLER
AM
ENDEFFEKTOR
.
474
9.2.7
ZUSAMMENFASSUNG
UND
AUSBLICK
.
476
9.2.8
LITERATUR
.
476
INDEX
.
479
X |
| any_adam_object | 1 |
| any_adam_object_boolean | 1 |
| author | Müller, Rainer 1963- Franke, Jörg 1964- Henrich, Dominik 1965- Kuhlenkötter, Bernd 1971- Raatz, Annika Verl, Alexander 1966- |
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