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Roboter Facharbeit

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Roboter

RoboterKasap Dragan

Roboter25.02.2013Dragan

Roboter

EinfhrungSeit Urzeiten wollen die Menschen einen Helfer haben, der ihnen das Leben erleichtert und die Arbeit abnimmt. Schon im Mittelalter hatte man versucht solche Maschinen zu bauen, jedoch ohne richtigen Erfolg, da sie im Alltag nutzlos waren. 1 Karel apek

Der Begriff Roboter wurde im Jahre 1920 vom tschechischen Autor Karel apek in dessen Werk RUR geformt. In apeks Drama geht es um die Firma RUR, die menschenhnliche Maschinen (Androiden) herstellt, sie verkauft und somit die Weltwirtschaft revolutioniert. Zum Ende hin des Werkes rebellieren die knstlichen Menschen und vernichten die gesamte Menschheit. Abgeleitet wird das Wort Roboter vom slawischen Wort robota, welches mit dem Wort Arbeit bersetzt werden kann. Als Geburtsjahr des Roboters gilt das Jahr 1956 da in diesem Jahr, der Vater der Roboter, George Devol, ein Patent beantragte welches er Jahre spter verkaufte. Die ersten Roboter stellte die Firma Unimation Anfang der 1960er Jahre her. Der Betrieb entwickelte den Industrieroboter Unimate, der in einer Produktionslinie erstmals 1961 bei General Motors fr das Entnehmen und Vereinzeln von Spritzgussteilen eingesetzt wurde. Der erste verfgbare Roboter wurde zwei Jahre zuvor (1959) von der Firma Planet Corporation vorgestellt. Dieser Roboter war schon fr einfache Aufgaben wie das Widerstandspunktschweien geeignet. 2 George Devol

Zunchst hatten die Industrielnder gar kein Interesse an den neuen Arbeitern, doch dies nderte sich als Japan in das Geschft einstieg und es revolutionierte Seit dem sie man die Branche wachsen und wachsen. Ab einem Zeitpunkt haben die Menschen angefangen jede mechanische Maschine als Roboter zu bezeichnen, was zu vielen Missverstndnissen gefhrt hatte. Deswegen hat man der Begriff Industrieroboter genauer definiertVDI-Richtlinie 2860Industrieroboter sind universell einsetzbare Bewegungsautomaten mit mehreren Achsen, deren Bewegungen hinsichtlich Bewegungsfolge und Wegen bzw. Winkeln frei (d. h. ohne mechanischen Eingriff) programmierbar und gegebenenfalls sensorgefhrt sind. Sie sind mit Greifern, Werkzeugen oder anderen Fertigungsmitteln ausrstbar und knnen Handhabungs- und/oder Fertigungsaufgaben ausfhren.

Die meisten Leute kennen Roboter aus Bcher und Filmen (Terminator) als Maschinen die den Menschen zerstren oder ihm im Alltag behilflich sein wollen. Durch das hufige verwenden dieses Themas in Bchern und Filmen wurde auch die Wissenschaft aufmerksam. Der wissenschaftliche Begriff lautet Robotik und befasst sich mit dem Konstruieren von RoboternPro und Kontra Brauchen wir sie berhaupt ?

Schon heute gibt es in vielen Branchen Roboter, doch das wird mit den Jahren noch viel mehr werden. Der Grund dafr ist, das ein Roboter viel effizienter ist und im Vergleich zum Menschen viel besser abschneidet. Schon heute werden Roboter in der Industrie hchst vielseitig bentz. Es gibt sogut wie nichts was er nicht kann. Sie transportieren, stapeln, montieren, schrauben, beschicken, beladen, entnehmen, verpacken, sortieren, schneiden, schweien, gieen, strahlen, lten, dosieren, reinigen, flmmen, kleben, dichten, sprhen, lackieren, schumen, palettieren, bohren, schleifen, entgraten, messen, testen, prfen und noch vieles mehr. Heutzutage findet man sie auf jeglichen themengebieten. Sie knnen forschen, selber lernen, bedienen uns, machen die Wohnung beziehungsweise das gebuge sauber, hren und beantworten auch Fragen. Mittlerweile knnen sie auch gehen, laufen, fliegen, schwimmen, tauchen und man kann sie sogar schon im Krankenhaus bei schwierigen Operationen treffen. Fr den Einsatz zur Rettung von Menschen bei Umweltkatastrophen oder in Kriegsgebieten werden schon heute so genannte Rescue-Roboter entwickelt. Frher konnte man das alles in Bchern lesen und im Kino bewundern, doch heute ist all das die Realitt. Im medizinischen sowie auch im sozialen Sektor findet man sie. Da ltere sowie auch kranke Menschen Zuneigung und Nhe verspren wollen, gibt es die altbekannten Spielzeughunde. Doch hinter all dieser Technik verbiegt sich eine Menge Arbeit, Flei und Schwei, schlaflose Nchte sowie auch Teamgeist und arbeitswillige Mitarbeiter die an einem innovativen Projekt arbeiten, mit dem Ziel die Menschen zu untersttzen und ihnen das Leben so einfach wie mglich zu machen. Es ist ein Wahnsinn wie weit die Forschung schon angelangt ist und sie wird sich immer weiterbilden.

Im Gegensatz zu den asiatischen Lndern hat man groe Angst diese neue Technik voll auszuschpfen, weil man groe Bedenken und Vorbehalte dem gegenber hat, doch wrde man sich hinsetzten und mit den Bedenken auseinandersetzen wrde man garantiert zum Ergebnis kommen, die Produktion zu erhhen, den Profit zu steigern und den Menschen zu untersttzen und vielleicht sogar in naher Zukunft in vllig auszutauschen.

Hinsichtlich der industriellen Roboter hrt man immer wieder Begrndungen, dass..

Roboter sind zu teuer

So gut wie alle Roboter kommen in der Serienproduktion sowie der Kleinserienproduktion zum Einsatz. Hier nutzen sie sich meist innerhalb von 1 bis 2 Jahren ab. Dort wo Roboter eingesetzt werden knnen, bringen sie immer einen Kostenvorteil im Vergleich zu Produktion per Menschenhand.

Roboter sind zu kompliziert

Roboter sind einfacher zu beherrschen, zu reparieren und weniger stranfllig, als beispielsweise weit verbreitete PC Betriebssysteme und knnen auch nicht unerlaubt blau machen.

Roboter sind Job Killer

In der menschlichen Geschichte gab es schon sehr viele neue Erfindungen, die den Menschen ersetzt haben beziehungsweise ihm die arbeite um ein Vielfaches erleichtert haben, wie zum Beispiel das Rad, die Dampfmaschine, der Webstuhl, die Eisenbahn, der Mhdrescher, das Auto und noch viele mehr. Die Entwicklung und das Lernen des Menschen beziehungsweise die Anwendung deserlernten bleibt nicht stehen. Roboter nehmen dem Menschen oftmals schwere, gefhrliche oder gesundheitsschdliche Ttigkeiten ab. Nach dem Einsatz von Roboter ergeben sich neue Ttigkeitsfelder und es entstehen neue Arbeitsbereiche. Wer sich nicht richtig informiert ber neue Mglichkeiten zur Verbesserung des eigenen Unternehmens und einfach nur vllig gegen Roboter ist, der knnte sich dann eigentlich schon Von seiner Firma verabschieden, denn wer nicht mit der Zeit geht der bleibt auf der Strecke.

Roboter knnen das nicht

Zur heutigen Zeit gibt es in der industriellen Produktion nahezu nichts mehr, was ein Roboter nicht tun kann. Es muss nur geprft werden ob sich die Anschaffung, der Aufwand in Relation zum Nutzen auch wirklich lohnt. Bei Katastrophen jeglicher Art knnen Roboter in schwer zugnglichen oder gefhrlichen Gebieten verletzte Menschen aufspren und auch bergen. Die Verletzten htten unter Umstnden keine Chance auf Rettung. Einem Roboter machen zum Beispiel giftige Gase Garnichts aus, er kann sich weiter auf die Rettung konzentrieren. Er muss auch nicht um sein Leben frchten, wenn er in einem einsturzgefhrdeten Haus eingesetzt wird. Die Arbeit des Roboters geht hier vorrangig darum, Menschenleben zu retten. 3 Industrieroboter

Roboter knnen nicht auf Vernderungen reagieren

Natrlich knnen sie auf Vernderungen reagieren und das hngt davon ab, mit wie viel Sinnen sie ausgestattet werden. Fakt ist, dass mit Einfhrung von Robotern immer die Qualitt und Quantitt der Produktion steigt. Noch dazu kommt, dass Roboter auch die Menschen zu ordentlicherer Arbeit im gesamten Arbeitsablauf zwingen. Es gibt bei ihnen keine Montags oder Freitagsproduktion, sie werden nicht mde, sind weniger krank und nehmen keinen Urlaub. Allerdings brauchen sie auch ab und zu mal eine Kur und berholung. Die findet aber am Arbeitsplatz statt.

Um die Frage zu klren, ob Mensch oder Roboter besser auf Vernderungen am Arbeitsplatz reagieren knnen, sollte man immer wissen mit was fr Vernderung man es zu tun hat.Angenommen die Produktion die eigentlich erst nchste Woche fertig werden soll, muss morgen Mittag komplett fertig sein.Fr den Menschen unmglich, da er seine Leistung nicht innerhalb von Sekunden um ein Vielfaches steigern kann, die Leistung konstant halten und die Ware mit gleichem Ergebnis produziert.Fr den Roboter alles kein Problem. Man dreht ihn einfach eine Stuft hher.Oder aber in der Halle ist radioaktive Strahlung.Mensch kann nicht arbeiten.Roboter kann weiter arbeiten.Vieles ist halt nicht so einfach zu beantworten, wie es auf den ersten Blick scheint. Vernderung ist nicht alles, denn es gibt immer einen geregelten Ablauf.Wenn man ehrlich ist, knnte man Roboter in nahezu jeder Branche einsetzten und sie wrden den Menschen in jeglicher Hinsicht berlegen sein und ihn nahezu ganz vom Arbeitsmarkt verdrngen. Man bruchte lediglich eine Hand voll Menschen die ihn instand halten und Forscher die neue entwickeln doch diese Zukunft bedroht und noch nicht.

Bestandteile eines Roboters

Steuerung: Sie berwacht und gibt die Bewegung und Aktionen des Industrieroboters vor. Das setzt eine Programmierung voraus.

Antriebe: Der Antrieb bewegt die Glieder der kinematischen Kette und besteht aus Motor, Getriebe und Regelung. Der Antrieb kann elektrisch (Strom), hydraulisch (Flssigkeit) oder pneumatisch (Druckluft) erfolgen.

interne Sensorik: Diese liefert Informationen ber die Stellung der kinematischen Kette. Interne Sensoren knnen beispielsweise Schrittweise Drehgeber, Interferenzmuster oder Lichtschrankenfunktionen sein.

Kinematik: Sie stellt die physische Realisierung der lasttragenden Struktur dar und schafft die rumliche Zuordnung zwischen Werkzeug/Werkstck und

Fertigungseinrichtung. Sie besteht aus drehenden und bewegenden Achsen. In der Regel sind mindestens 3 Freiheitsgrade erforderlich, um jeden Raumpunkt erreichen zu knnen. Das erfordert mindestens 3 Bewegungsachsen.

Greifsysteme: Ein Greifsystem stellt die Verbindung zwischen Werkstck und Industrieroboter her. Dies kann ber Kraftpaarung, Formpaarung oder Stoffpaarung erfolgen.

externe Sensorik: Sie gibt dem Industrieroboter eine Rckmeldung ber die Umgebung. Sie ermglicht damit eine flexible Reaktion auf nicht geplante Vernderungen. Externe Sensoren knnen zum Beispiel Bildverarbeitungssysteme (z. B. Laser Lichtschnittsysteme), Triangulationssensoren, Lichtschrankenfunktionen und Ultraschallsensoren sein.

Manipulator: Der Manipulator oder Roboterarm ist ein viel funktionaler Bedienung, der aus sehr vielen starren Elementen beziehungsweise Gliedern besteht, die miteinander durch Dreh oder Schubgelenke verbunden sind, wobei die Gelenke durch gesteuerte Antriebe verstellt werden knnen. Ein Ende dieser Gliederkette ist die Basis, whrend das andere Ende frei beweglich ist und mit einem Werkzeug oder Greifer (zum Greifen von Sachen) zur Durchfhrung von Produktionsarbeiten bestckt ist. 4 Greifarm

Es gibt 2 zwei verschiedene Arten um Roboter zu programmieren.

Online-Programmierung

Die Programmierung des Roboters erfolgt direkt am oder mit dem Roboter selbst.Zu den Verfahren der Online Programmierung zhlen:

Teach in Verfahren

Bei diesem Verfahren fhrt der Programmierer den Roboter aus, mittels einer Steuerkonsole in die gewnschte Position. Der nun erreichte Punkt wird gespeichert und es wird so oft wiederholt bis alle Punkte gespeichert sind und der Roboter selbstndig anfahren kann.Man unterteilt in zwei Untergruppen beim Teach in VerfahrenP2P: Point to point (der Roboter steuert den Punkt an aber der weg den er dabei nimmt ist keine gerade und nicht vorhersehbar)CP: Continuous Path (Der Roboter steuert den Punkt an und nimmt die Programmierten Weg).

Playback Verfahren

Bei diesem Verfahren macht der Programmierer die Bewegung genau vor indem der den Roboterarm in die hand nimmt und es werden automatisch punkte gespeichert die der arm dann selbststndig wieder anfhrt. 5 Programmierungsverfahren

manuelle Eingabe ber Tasten und Schalter (veraltet)

Offline-ProgrammierungUm den Roboter zu programmieren wird er nicht bentigt, die Programmierung erfolgt Offline an einem vom Roboter unabhngigen Computer, whrend der Entwicklung kann deshalb der Roboter weiter betrieben werden, es gibt keine Wartezeiten.Zu den Verfahren der Offline Programmierung zhlen:

Textuelle Programmierung

Das Verfahren ist vergleichbar mit dem Programmieren in einer hheren Programmiersprache.Vorteile:Problem lassen sich schnell erkennen und gut dokumentieren.Das Programm kann ohne Nutzung des Roboters erstellt werden, whrend der weiterarbeitetNachteile:Zum Programmieren ist ein gut ausgebildeter Programmierer notwendig.Fast jeder Hersteller benutzt seine eigene Programmiersprache.

CAD gesttzte Programmierung

Wird durch Konstruktionszeichen und Simulationen programmiert. Der gesamte Bewegungsablauf wird dabei schon am PC in einer dreidimensionalen Bildschirmumgebung festgelegt. Dabei sind in der Regel die Umgebung des Roboters und sein Werkzeug ebenfalls abgebildet. Dadurch knnen verschiedene Untersuchungen durchgefhrt werdenAblauf: 6 CAD Ansicht

Bestimmung der Position des Bausteins Bestimmung was bewegt wird Erreichbarkeit Bestimmung der Kollisionsgefahr berprfung von Alternativen berprfung der Machbarkeit

VorteileFehlererkennung einfachFehlerbehebung einfach3D Umgebung

Nachteile3D Modell der Umgebung ist ungenauArbeitsteile und Werkzeuge mssen genau wie die am Computer seinZeitaufwendigFehlerhafte Abbildung fhrt zu Bewegungseinschrenkung

MakroprogrammierungBei hufig wiederkehrenden Arbeitsvorgngen werden Makros erstellt, die hufig benutzte Befehlsfolgen in verkrzter Form darstellen. Das Makro wird einmal programmiert und anschlieend an den erforderlichen Stellen des Steuerprogramms eingefgt

Akustische Programmierung

VorteileVermeidung von Eingabefehlerngrere Bewegungsfreiheit des Bedienersleichte Handhabung

Nachteilerelative hohe Fehlerrate heutiger Spracherkennungssysteme

SicherheitSchon Isaac Asimov hat in seinen Science-Fiction Romanen drei Roboterregeln aufgestellt, welche besagen, dass ein Mensch auf garkeinen Fall durch einen Roboter oder dessen Unttigkeit zu Schaden kommen darf. Heute gibt es International geltende Verordnung und Normen die das regeln.Die Gefahr, die vom Roboter ausgeht, besteht in den fr den Menschen oft vllig unvorhersehbaren und raschen Bewegungsablufen und starken Beschleunigungen, bei gleichzeitig enormen freigesetzten Krften. Arbeiten neben einem ungesicherten Industrieroboter knnen schnell tdlich enden.Als erste Schutzmanahme steht daher meistens das Trennen des Bewegungsraums von Mensch und Industrieroboter durch Schutzgitter mit gesicherten Schutztren oder Lichtschranken. Beim ffnen der Schutztr oder eine Unterbrechung der Lichtschranke lsst den Roboter sofort stillstehen. In Sonderbetriebsarten, wo der Mensch den Gefahrenbereich des Roboters betreten muss (Teachen), muss ein Zustimmtaster bettigt werden, um Bewegungen des Roboters ausdrcklich zu erlauben. Gleichzeitig mssen die Geschwindigkeiten des Roboters auf ein sicheres Ma begrenzt sein.Neuere Entwicklungen (Assistenzroboter) richten sich so, dass der Roboter durch eine Sensorik eine Annherung eines Fremdobjekts oder eines Menschen rechtzeitig erkennt und seine Bewegung verlangsamt, stoppt, oder sogar selbstttig zurckweicht. Somit wird in der Zukunft ein gemeinsames Zusammenarbeiten mit dem Roboter in seiner unmittelbaren Nhe mglich. Alle Steuerkreise mit Funktionen fr die Personen-Sicherheit werden in der Regel redundant ausgefhrt und berwacht, sodass auch ein Fehler, zum Beispiel ein Kurzschluss, nicht zum Sicherheitsverlust fhrt.MarktstrukturIn den 50 Jahren von 1961 bis 2011 wurden insgesamt 2,3 Millionen Industrieroboter weltweit in Betrieb genommen. Bisher das erfolgreichste Jahr war 2011 mit rund 166.000 neu installierten Industrierobotern, davon alleine 28.000 Stck im grten Roboterland Japan und 25.000 im Zweitplatzierten Sdkorea. China, USA und Deutschland folgen auf Platz 3 bis 5. Die International Federation of Robotics schtzt, dass das schnellwachsende China sptestens im Jahr 2014 der grte Roboterabsatzmarkt sein wird.

Anzahl weltweit jhrlich neu installierter Industrieroboter

JahrStck

199869 000

199979 000

200099 000

200178 000

200269 000

200381 000

200497 000

2005120 000

2006112 000

2007114 000

2008113 000

200960 000

2010118 000

2011166 000

Hersteller

DeutschlandCarl Cloos Schweitechnik

Drr AG

KUKA

Reis Robotics

JapanDENSO

Epson

Fanuc

Hirata

Kawasaki Heavy Industries

Mitsubishi Electric

Nachi Robotic Systems

Nihon Densan Sanky

OTC Daihen

Panasonic

Motoman

SchweizGdel

Neuronics AG

Sigpack Systems gehrt zu Bosch

Packaging

VELTRU AG

Stubli

sterreichigm Robotersysteme

ItalienCOMAU

DalMaschio

IRIS Srl

USAAdept Technology

ChinaABB Robotics[7]

So gut wie jeder Hersteller setzt eigene Steuerungen ein, die sich in ihrer Programmierung, Leistungsfhigkeit und der erzielbaren Bahngenauigkeit des Roboters unterscheiden. Heutzutage kann man so gut wie jeden Kundenwunsch erfllen. In der Automobilindustrie ist es so, dass sich die Kunden nur Roboter von einem Unternehmen holen, das spart Platz an Ersatzteilen. Auerdem ist es dadurch nicht notwendig, die Mitarbeiter auf verschiedenen Systemen zu schulen. Allerdings gehen mehr und mehr Automobilhersteller dazu ber, dem gnstigsten Roboteranbieter den Zuschlag zu geben, um eine zu einseitige Roboterpopulation und damit die preisliche Abhngigkeit von einem einzigen Hersteller zu reduzieren.

Roboter im wahren Leben 7 Aufklrungsdrohne

Nach zehn verlustreichen Jahren im Kampf gegen den Terror setzt der Westen zunehmend auf unbemannte Waffensysteme um die Todesrate der eigenen Truppen zu reduzieren. Der Feind wird weiterhin sterben und die Waffenindustrie weiterhin sehr viel geldverdienen. Einmal jhrlich prsentiert die Branche in Washington ihre neusten Kriegsideen. Es geht um Milliarden Dollar des amerikanischen Verteidigungshaushaltes. Der Trend ist klar, gefragt ist alles was dazu dient mit mglichst wenig Blutverlust mglichst viel Boden zu gewinnen.

Reacon Scout 8 Reacon Scout

Ist ein Erkundungsroboter. Der Knopf um ein und aus zu schalten ist wasserdicht. Es gibt eine Kamera und ein Infrarotlicht das automatisch bei Dunkelheit angeht. Es gibt eine Kontrolleinheit womit man den Roboter ber Sand, Gerll, Felsen und Wasser steuern kann.

Im richtigen Krieg wie beispielsweise Irak oder Afghanistan werden Konvoi Fahrten zum Roulettespiel das es immer wieder Sprengladungen im Boden gibt. Bisher schtzten sich die Soldaten mit immer Dickerer Panzerung und die Feinde mit immer heftigeren Sprengstzen. Die Zukunft sieht so aus, dass komplett unbemannte Fahrzeuge Proviant liefern und auch Verletzte bergen knnen. Es gibt auch flexible Hnde die man zum Entschrfen von Bomben ntzt, da man das Problem vorher nur auf rustikale Art beseitigte. Geht es nach der Industrie werden Roboter knftig Schulter an Schulter mit ihren Kameraden kmpfen. Den weg sucht sich der Soldat der Zukunft fast von alleine, oder mit Hilfe einer simplen Fernbedienung die ein Soldat steuert. Auch Kampfpiloten sollen Knftig entlastet werden. Unbemannte Flugzeuge sollen ihnen knftige sehr gefhrliche Missionen ersparen. Vorbild sind die Killerdrohnen bei denen die Piloten aus sicherer Entfernung und per Joystick Ziele am Boden bekmpfen. Der Pilot knnte bequem irgendwo einen Kaffee trinken whrend er das Flugzeug steuert.

Mars Expedition

"Curiosity" der Name des Erkundungsroboters ist seit einiger Zeit auf dem Mars. Er wurde hingeschickt um Aufklrung zu geben, ob Leben auf dem Mars mglich wre. Der Roboter kann mehrere Zentimeter tief bohren und sie zu untersuchen. Er hat mehrere Kameras installiert, Rntgenaugen, Laser und hat sechs Rder. Die NASA Mission kostete 2,5 Milliarden Doller. 9 Curiosity

Selbstdenkende RoboterEinem Labor in Japan ist es gelungen einen denkenden Roboter zu entwickeln. Er greift auf bestehendes Material zurck, verarbeitet es und wei es dann im besten Fall.Asimo

Ist ein menschlicher Roboter und entwickelt wurde er von Honda. Er kann selbstndig agieren, kann verschieden Gegenstnde transportieren. Die maximale Geschwindigkeit ist 6 km/h und er macht dabei eine beeindruckende Laufbewegung. Er kann nach Objekte erkenne die ihm im Weg stehen und kann auch Treppensteigen. 10 Asimo

InhaltsverzeichnisRoboter1Einfhrung1VDI-Richtlinie 28601Pro und Kontra Brauchen wir sie berhaupt ?2Roboter sind zu teuer3Roboter sind zu kompliziert3Roboter sind Job Killer3Roboter knnen das nicht3Roboter knnen nicht auf Vernderungen reagieren4Bestandteile eines Roboters4Teach in Verfahren6Playback Verfahren6manuelle Eingabe ber Tasten und Schalter (veraltet)6Textuelle Programmierung6CAD gesttzte Programmierung7Makroprogrammierung7Akustische Programmierung7Sicherheit8Marktstruktur8Anzahl weltweit jhrlich neu installierter Industrieroboter9Hersteller9Roboter im wahren Leben11Reacon Scout11Mars Expedition11Asimo12

Quellenangabe:http://de.wikipedia.org/wiki/Roboterhttp://www.roboter-info.de/index_de.html

Abbildungsverzeichnis:1 Karel apek12 George Devol13 Industrieroboter44 Greifarm65 Programmierungsverfahren76 CAD Ansicht87 Aufklrungsdrohne118 Reacon Scout129 Curiosity1210 Asimo13

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