Schauen wir uns die Klassifizierung von Robotern im Detail an:

1) Kartesischer Roboter:
Auch bekannt als: Linearroboter/XYZ-Roboter/Portalroboter

Ein kartesischer Roboter kann als ein Industrieroboter definiert werden, dessen drei Hauptachsen der Steuerung linear verlaufen und senkrecht zueinander stehen.

Dank ihrer robusten Bauweise können sie hohe Nutzlasten transportieren. Sie können Funktionen wie Greifen und Platzieren, Be- und Entladen, Materialhandhabung usw. ausführen. Kartesische Roboter werden auch als Portalroboter bezeichnet, da ihr horizontales Element beide Enden stützt.

Kartesische Roboter werden auch als Linearroboter oder XYZ-Roboter bezeichnet, da sie mit drei Drehgelenken zur Montage von XYZ-Achsen ausgestattet sind.

Anwendungsbereiche:
Kartesische Roboter finden Anwendung in Dichtungsanlagen, der Kunststoffverarbeitung, im 3D-Druck und in CNC-Maschinen. Pick-and-Place-Systeme und Plotter basieren auf dem Prinzip kartesischer Roboter. Sie können schwere Lasten mit hoher Positioniergenauigkeit handhaben.

Vorteile:

• Hohe Genauigkeit und Geschwindigkeit
• Geringere Kosten
• Einfache Bedienungsabläufe
• Hohe Nutzlasten
• Sehr vielseitige Arbeitsweise
• Vereinfacht Roboter- und Master-Steuerungssysteme

Nachteile:

Sie benötigen ein großes Platzvolumen für ihren Betrieb.

2) SCARA-Roboter

Das Akronym SCARA steht für Selective Compliance Assembly Robot Arm oder Selective Compliance Articulated Robot Arm.

Der Roboter wurde unter der Leitung von Hiroshi Makino, Professor an der Universität Yamanashi, entwickelt. Die Arme des SCARA-Roboters sind in den XY-Achsen flexibel und in der Z-Achse starr, wodurch er sich an Öffnungen in den XY-Achsen anpassen kann.

In XY-Richtung ist der Arm des SCARA-Roboters nachgiebig und in Z-Richtung aufgrund der parallelachsigen Gelenkanordnung des SCARA-Systems stabil. Daher der Begriff „selektiv nachgiebig“.

Dieser Roboter wird für verschiedene Montagearbeiten eingesetzt, beispielsweise kann ein runder Stift ohne Verklemmen in eine runde Bohrung eingeführt werden. Diese Roboter arbeiten schneller und sauberer als vergleichbare Robotersysteme und basieren auf seriellen Architekturen, d. h. der erste Motor steuert alle anderen Motoren.

Anwendungsbereiche:
SCARA-Roboter werden für Montage, Verpackung, Palettierung und Maschinenbeladung eingesetzt.

Vorteile:

• Hohe Geschwindigkeitskapazität
• Hervorragende Leistung bei Kurzhub-, Schnellmontage- und Pick-and-Place-Anwendungen
• Es enthält einen donut-förmigen Arbeitsumschlag

Nachteile

Für einen SCARA-Roboter wird typischerweise zusätzlich zur Liniensteuerung (z. B. SPS/PC) ein eigener Robotercontroller benötigt.

3) Gelenkroboter

Ein Gelenkroboter kann als ein Roboter mit Drehgelenk definiert werden, und diese Roboter können von einfachen zweigelenkigen Strukturen bis hin zu Systemen mit 10 oder mehr interagierenden Gelenken reichen.

Diese Roboter können jeden Punkt erreichen, da sie im dreidimensionalen Raum arbeiten. Die Gelenke von Knickrobotern können parallel oder orthogonal zueinander angeordnet sein, wobei einige Gelenkpaare parallel und andere orthogonal zueinander stehen. Da Knickroboter über drei Drehgelenke verfügen, ähnelt ihre Struktur stark dem menschlichen Arm.

Anwendungsbereiche:

Gelenkroboter können eingesetzt werden in: Palettierung von Lebensmitteln (Bäckerei), Herstellung von Stahlbrücken, Stahlschneiden, Flachglashandhabung, Schwerlastroboter mit 500 kg Nutzlast, Automatisierung in der Gießereiindustrie, hitzebeständige Roboter, Metallguss und Punktschweißen.

Vorteile

• Hohe Geschwindigkeit
• Großer Arbeitsbereich
• Hervorragend geeignet für spezielle Steuerungs-, Schweiß- und Lackieranwendungen

Nachteil:

In der Regel wird neben einer Liniensteuerung wie SPS/PC auch eine dedizierte Robotersteuerung benötigt.

4) Parallelroboter

Parallelroboter werden auch als Parallelmanipulatoren oder verallgemeinerte Stewart-Plattformen bezeichnet.

Ein Parallelroboter ist ein mechanisches System, das mehrere computergesteuerte serielle Ketten nutzt, um eine einzelne Plattform oder einen Endeffektor zu tragen.

Darüber hinaus lässt sich ein Parallelroboter aus sechs Linearantrieben bilden, die eine bewegliche Basis für Geräte wie Flugsimulatoren halten. Diese Roboter vermeiden redundante Bewegungen, und um diesen Mechanismus zu realisieren, ist ihre Kette kurz und einfach konstruiert.

Sie sind bekannt als:
• Hochgeschwindigkeits- und hochpräzise Fräsmaschinen
• Mikromanipulatoren, die am Endeffektor größerer, aber langsamerer serieller Manipulatoren montiert sind
• Beispiele für Parallelroboter

Anwendungen

• Parallelroboter werden in verschiedenen industriellen Anwendungen eingesetzt, wie zum Beispiel:
• Flugsimulatoren
• Automobilsimulatoren
• In Arbeitsprozessen
• Photonik / Ausrichtung von optischen Fasern

Sie werden nur begrenzt in Arbeitsbereichen eingesetzt. Um eine gewünschte Manipulation durchzuführen, wäre es sehr schwierig und könnte zu mehreren Lösungsansätzen führen. Zwei Beispiele für gängige Parallelroboter sind die Stewart-Plattform und der Delta-Roboter.

Vorteile

• Sehr hohe Geschwindigkeit
• Arbeitshülle in Kontaktlinsenform
• Hervorragend geeignet für schnelle, leichte Pick-and-Place-Anwendungen (Süßwarenverpackungen)

Nachteile

Es wird neben einer Liniensteuerung wie SPS/PCs ein spezieller Robotercontroller benötigt.

Programmierung von Robotern zur Ausführung einer erforderlichen Position:

Roboter werden von Menschen programmiert, um komplexe und notwendige Aufgaben auszuführen. Schauen wir uns hier an, wie Roboter programmiert werden, um die erforderliche Position einzunehmen:

Positionsbefehle:Ein Roboter kann die erforderliche Position mithilfe einer grafischen Benutzeroberfläche oder textbasierter Befehle ausführen, in denen die wesentliche XYZ-Position angegeben und bearbeitet werden kann.

Anhänger zum Lehren:Mit Hilfe einer Teach-Pendant-Methode können wir einem Roboter die Positionen beibringen.

Das Teach-Pendant ist ein handgeführtes Steuerungs- und Programmiergerät, mit dem der Roboter manuell an eine gewünschte Position geschickt werden kann.

Das Teach-Panel kann nach Abschluss der Programmierung getrennt werden. Der Roboter führt jedoch das im Controller festgelegte Programm aus.

Blei an der Nase:Die sogenannte „Führtechnik mit der Nase“ wird von vielen Roboterherstellern eingesetzt. Dabei hält ein Benutzer den Manipulator des Roboters, während eine andere Person einen Befehl eingibt, der den Roboter stromlos macht und ihn in einen schlaffen Zustand versetzt.

Anschließend kann der Benutzer den Roboter (manuell) in die gewünschte Position bewegen, während die Software diese Positionen speichert. Mehrere Roboterhersteller nutzen dieses Verfahren zum Lackieren.

Robotersimulator:Ein Robotersimulator ermöglicht es, unabhängig von der physischen Funktion des Roboterarms zu arbeiten. Diese Methode spart Zeit bei der Entwicklung von Roboteranwendungen und erhöht die Sicherheit. Zudem lassen sich Programme (in verschiedenen Programmiersprachen geschrieben) mithilfe der Robotersimulationssoftware testen, ausführen, anlernen und debuggen.

Maschinenbediener:Ein Maschinenbediener kann zur Durchführung von Anpassungen innerhalb eines Programms eingesetzt werden. Diese Bediener nutzen Touchscreen-Einheiten, die als Bedienfeld dienen.