Ein Manipulator ist eine multifunktionale Maschine, die die Positionssteuerung automatisiert und sich programmieren lässt. Er verfügt über mehrere Freiheitsgrade und kann Objekte bewegen, um in unterschiedlichsten Umgebungen Arbeiten auszuführen. Industriemanipulatoren sind eine neue Technologie im Bereich der nahezu automatisierten Steuerung und haben sich zu einem wichtigen Bestandteil moderner Fertigungssysteme entwickelt.
Die Manipulatorarme dienen zum Greifen von Werkstücken (oder Werkzeugen) und weisen je nach Form, Größe, Gewicht, Material und Betriebsanforderungen des zu greifenden Objekts verschiedene Bauformen auf, z. B. Klemm-, Halte- und Adsorptionstypen. Der Bewegungsmechanismus ermöglicht es dem Arm, verschiedene Rotations- (Oszillations-), Bewegungs- oder Kombinationsbewegungen auszuführen, um die gewünschte Aktion zu erreichen und die Position und Ausrichtung des zu greifenden Objekts zu verändern. Die unabhängige Bewegung des Bewegungsmechanismus, wie Heben, Teleskopieren und Drehen, wird als Freiheitsgrad des Manipulators bezeichnet. Um ein Objekt in beliebiger Position und Orientierung im Raum zu greifen, sind sechs Freiheitsgrade erforderlich. Der Freiheitsgrad ist ein Schlüsselparameter bei der Konstruktion eines Manipulators. Je mehr Freiheitsgrade, desto flexibler, vielseitiger und komplexer ist der Manipulator. Spezialroboter verfügen in der Regel über zwei bis drei Freiheitsgrade. Das Steuerungssystem führt spezifische Bewegungen durch, indem es den Motor jedes Freiheitsgrades des Manipulators ansteuert. Es empfängt außerdem Rückmeldungen von Sensoren, um eine stabile Regelung zu gewährleisten. Das Herzstück des Steuerungssystems besteht üblicherweise aus einem Mikrocontroller-Chip, beispielsweise einem Mikrosteuergerät oder einem digitalen Signalprozessor (DSP), der so programmiert wird, dass er die gewünschte Funktion erfüllt.
Die rasante Entwicklung von Industriemanipulatoren ist auf deren zunehmend anerkannte positive Rolle zurückzuführen. Erstens können sie manuelle Tätigkeiten teilweise ersetzen; zweitens können sie Werkstücke gemäß den Anforderungen des Produktionsprozesses nach vorgegebenen Verfahren, Zeitvorgaben und Positionen transportieren, be- und entladen; drittens können sie die für Schweiß- und Montagearbeiten notwendigen Werkzeugmaschinen bedienen. Dadurch verbessern sie die Arbeitsbedingungen der Beschäftigten erheblich, steigern die Arbeitsproduktivität signifikant und beschleunigen die Mechanisierung und Automatisierung der industriellen Produktion. Infolgedessen schenken die fortgeschrittenen Industrieländer der Industriemanipulation große Aufmerksamkeit und investieren erhebliche materielle und finanzielle Ressourcen in Forschung und Anwendung. Insbesondere in Umgebungen mit hohen Temperaturen, hohem Druck, Staub, Lärm sowie radioaktiven und umweltbelastenden Stoffen findet sie breite Anwendung. In China hat die Industrie in den letzten Jahren dank ihres Engagements eine rasante Entwicklung erlebt und beachtliche Erfolge erzielt.
Veröffentlichungsdatum: 07.09.2022