1. Was wird unter dem Begriff „Automatisierung“ verstanden? Erklären Sie diesen mit eigenen Worten!
Prozess bei dem manuelle menschliche Tätigkeiten durch Funktionen künstlicher Systeme ersetzt werden
—> Automatisierung ist eine eigene Disziülin
2. Erklären Sie den Begriff „Kinematik“ und dessen Zusammenhang mit Robotertechnik mit eigenen Worten!
Ist die Lehre der Bewegung ohne Bezug auf deren Ursache (Kräfte).
Im Bezug auf Robotertechnik spricht man von einer kinematischen Kette wenn es um den Aufbau des Roboters geht, der aus verscheidnenen starren Körpern und Gelenken besteht
3. Erklären Sie den Begriff „Freiheitsgrad“ und dessen Zusammenhang mit Robotertechnik mit eigenen Worten!
Ist die Anzahl von Bewegungen die unabhängig voneinader angetrieben werden können.
Bei Industrierobotern entspricht dies der Anzahl von unabhängigen Achsen. Die Anzahl der Freiheitsgrade entscheidet darüber wie flexibel ein Robboter ein Werkstück bewegen kann und definiert den erreichbaren Arbeitsraum
4. Erklären Sie den Begriff „Arbeitsraum“ und dessen Zusammenhang mit Robotertechnik mit eigenen Worten!
Arbeitsraum ist der physikalische Bereich den ein Roboter mit seinem Werkzeugarbeitspunkt (TCP) erreichen kann
Der Arbeitsraum hängt von der Bauweise des Roboters ab
5. Erläutern Sie beide Varianten der Robotergenauigkeit mit eigenen Worten!
Positionoiergenauigkeit: Gibt an wie genau ein Roboter den programmierten Punkt trifft- wie groß die Abweichung zwischen SOLL- und ISTpostion ist
Wiederholungsgenauigkeit: Wie stark die Streuung ist wenn der Roboter mehrfach den selben Punkt aus der selben Richtung angefahren wird
6. Erklären Sie den Begriff „Handhabungsgewicht“ und dessen Zusammenhang mit Robotertechnik mit eigenen Worten!
Das Handhabungsgewicht ist die maximal mögliche handhabende Gewichtsbelastung am Ende der kinematischen Kette.
Neben der absoluten Masse von Greifwerkzeug plus Werkstück ist der Abstand des Schwerpunkt zum Roboterflansch zu beachten
7. Erklären Sie den Begriff „Wrist-Down“ und dessen Zusammenhang mit Robotertechnik mit eigenen Worten!
Die Wrist-Down Ausrichtung ist eine Konfiguartion bei der das Handgelenk nach unten Zeigt. Dies entlastet die fünfte Achse und erhöht die Nutzlast.
Allerdings reduziert sich dabei die Bewegungsfreiheit
8. Erklären Sie den Begriff „Konfiguration“ und dessen Zusammenhang mit Robotertechnik mit eigenen Worten!
Konfiguration ist die Möglichkeit eine bestimmte Stellung auf unterschiedliche Weise mit verscheidenen Achswinkeln zu erreichen.
9. Erläutern Sie beide Varianten der Robotersingularität mit eigenen Worten!
Armsingularität: Alle Konfiguartionen bei denen die Mitte des Hangelenks direkt über Achse 1 liegt
Handgelenksingularität: Entsteht, wenn die Achsen 4 und 6 auf einer Linie liegen, also Achse 5 auf 0° steht.
—> In beiden Fällen ist die Bewegungsfreiheit eingeschränkt, was die Steuerung und Berechnung der Roboterbewegung erschwert
10. Welche Grundbauart eines Industrieroboters liegt im Nachfolgenden vor?
Erläutern Sie dessen Vor- und Nachteile. Welche kennen Sie sonst noch?
Portalroboter
+Große Arbeitsräume möglich
+Steife Struktur
+Große Lasten
+Verfahren in kartesischen Raumkoordinaten
+einfache Programmierung
-Große Stellfläche
-Arbeitsraum = Roboterabmessungen
-Spiel in den Achsführungen
Andere: SCARA-Roboter, Parallelroboter, Knickarmroboter
11. Welche Grundbauart eines Industrieroboters liegt im Nachfolgenden vor?
Knickarmroboter
+Hohe Beweglichkeit
+geringer Platzbedarf
+umgreifen von Hindernissen möglich
-Geringe Steifigkeit
-Antriebe durch Eigengewicht belaste
andere: Portalroboter, SCARA-Roboter, Parallelroboter
12. Welche Grundbauart eines Industrieroboters liegt im Nachfolgenden vor?
SCARA-Roboter
+hohen Genauigkeit
+hohen möglichen Geschwindigkeit
-geringer Hub durch Achse 3 möglich
-wenig Möglichkeiten zum Umorientieren
Weitere Grundbauarten sind: Parallelroboter, Knickarmroboter, Portalroboter
13. Welche Grundbauart eines Industrieroboters liegt im Nachfolgenden vor?
Parallelroboter (Hexapod)
+besonders massearme Ausführung möglich
+hohe Beschleunigungen und Geschwindigkeiten
+gut geeignet für Hygieneanwendungen, da Antriebe weite entfernt vom Arbeitspunkt
-relativ kleiner Arbeitsbereich
-nur bestimmte Orientierungen
Weitere Grundbauarten sind: SCARA Roboter, Knickarmroboter, Portalroboter
14. Welche Koordinatensysteme werden zur mathematischen Beschreibung von Industrierobotern genutzt?
Zeichnen Sie dessen Beziehungen grafisch auf.
TCP-Koordinatensystem (Tool Center Point): Bezieht sich auf die Werkzeugspitze.
Basiskoordinatensystem (BKS): Ursprung liegt typischerweise an der Drehachse 1.
Weltkoordinatensystem: Bezugspunkt für die gesamte Zelle.
Anwenderkoordinatensystem: Kann durch den Nutzer definiert werden, z. B. für Vorrichtungen.
Objektkoordinatensystem: Bezieht sich auf das Werkstück; sehr nützlich für Offline-Programmierung
15. Erklären Sie den Begriff „inverse Kinematik“.
Bestimmt aus einer vorgegebenen TCP-Postition und- Orientierung die notwendigen Gelenkwinkel eines Roboters. Die Einstellparameter werden anhand dieser berechent
16. Erklären Sie den Begriff „direkte Kinematik“.
Dabei wird aus den aktuellen Gelenkwinkeln die Position und Orentierung des TCP berechnet
17. Was sind die charakteristischen Eigenschaften von Industrierobotern nach DIN
EN 29946? (Nennen Sie min. 10)
Anwendungsbereich
Energieversorgung
Mechanische Struktur (Kinematik
Arbeitsraum
Koordinatensystem
äußere Maße und Masse
Steuerung
Programmierverfahren
Geschwindigkeit
Belastung
18. Erläutern Sie die Funktion „SafeMove“ mit eigenen Worten
—> Sicherheitssteuereung im Robotersystem
Überwachungsfunktionen, die den Roboter anhalten können
Kontrollfunktionen die digitale Ausgangssignale setzen können
Umgebung muss von Sensoren überwacht werden
EIn- und Ausgangssignale können mit einer Sicherheits-SPS verbunden werden
Teil des Sicherheitssystems einer Zelle, dass durch Ausrüstung wie Lichtschranken ergänzt wird um Position des Bedieners zu erkennen
19. Erläutern Sie die Funktion „EPS“ mit eigenen Worten.
—> Electronic Position Switches
passive Überwachung-> digitale Ausgangssignale werden gesetzt, der Roboter hält aber nicht an
ersetzen mechanische Endschalter durch elektronische Überwachung einzelner Achesen
erkennt wenn Roboterachse außerhalb eiens definierten Bereichs bewegt
20. Erläutern Sie den Begriff „Kollaboration“ im Zusammenhang mit Industrierobotern mit eigenen Worten.
—> sichere Zusammenarbeit von Mensch und Roboter im selben Arbeitsbereich (ohne Schutzeinrichtung)
möglich durch interne Sicherheit des Roboters
Keine Verletzungsgefahr auch im Kollisionsfall
Im Vergleich: SafeMove muss die Umgebung sensoriell überwachen
21. Welche Positionsmesssysteme kennen Sie?
Erläutern Sie eines davon mit eigenen Worten.
Photoelektrische Messsysteme
Inkrementelles Messsystem
Absolutes Messsystem
Induktives Messprinzip
weit verbreitet
Licht fällt durch ein Abtatstgitter auf eine Codescheibe. Die Muster erzeugen Lichtimpulse die von eime Photodetektor erfasst und in Spannungssignal ugewandelt werden können
Steuerung erkennt so die Position der Achse
Hohe genauigkeit
22. Erklären Sie den Begriff „virtuelles Engineering“ anhand eines Diagramms und erläutern Sie dessen Vorteile mit eigenen Worten.
Worin besteht der Unterschied zum „konventionellen Engineering“?
Konventionelles Engineering:
Planung ohne Simulation
Hohes Risiko
später Erkentnisgewinn
Virtuelles Engineering:
In der Planungsphase wird bereits Simulation als Auswertetool betrieben
Erkentnisszuwachs nimmt rasch zu bevor Kosten für Material entstehen
Projektrisiko wird minimiert
Programmerstellung kann bereits vorgezogen werden
Zeitersparnis, Kostenersparnis
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