Fraunhofer IPA: Neues Kinematiksystem für Roboter

Auf Seilen, die von mehreren Winden angetrieben werden und einen Endeffektor im Raum bewegen, beruht der am Fraunhofer IPA entwickelte Roboter »IPAnema«. Die neue Roboterkinematik erlaubt eine freie und voll kontrollierbare Bewegung.

»Der Hauptvorteil des Roboters ist die Nutzung der Seilwinden - kostengünstiger und gut etablierter Bauelemente - als Antriebssystem«, hieß es beim Fraunhofer IPA (Institut für Produktionstechnik und Automatisierung). »Die Winden können große Kräfte erzeugen und nahezu verlustfrei über weite Strecken auf eine Plattform übertragen, die sich dadurch hochdynamisch bewegt. Zudem ermöglicht der extreme Leichtbau des Robotersystems einen sehr großen Arbeitsraum bei hohen Traglasten.«

Bei dem am Fraunhofer IPA installierten Demonstrator »IPAnema« kommen wahlweise sieben oder acht digital gesteuerte Winden zum Einsatz. Sie sind für dynamische Bewegungen konstruiert und erlauben Bewegungsgeschwindigkeiten von maximal 10 m/s und Beschleunigungen bis zur zehnfachen Erdbeschleunigung. Dabei ist die Länge des Seils mittels eines in die Winde integrierten Absolutmesssystems exakt einstellbar. Das Steuerungssystem besteht aus einer für Roboter angepassten CNC-Steuerung und läuft zusammen mit einer SPS in Echtzeit. Die Programmierung von Bewegungen ist im G-Code nach DIN 66025 möglich. Über die integrierte SPS lässt sich das Robotersystem problemlos mit bestehenden Automatisierungsumgebungen verbinden.

Im Versuchsfeld des Fraunhofer IPA kommt eine Pick-and-Place-Anwendung zum Einsatz. Generell ermöglicht die Kombination aus hoher Nutzlast (bis zu mehreren Tonnen), kurzen Taktzeiten dank hoher Geschwindigkeiten und Beschleunigungen sowie großem Arbeitsraum von einigen Dutzend Metern Kantenlänge vielfältige Handhabungs-Anwendungen. Denkbar sind ferner Anwendungen in der Montage, Wartung und Inspektion von großen Strukturen wie etwa Gebäuden.