Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK

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Interaktionsfähige intrinsisch sichere Roboter für vielseitige Zusammenarbeit mit dem Menschen

2018 , Surdilovic, Dragoljub , Bastidas Cruz, Arturo , Radojicic, Jelena , Heyne, Philipp

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Seilbasierte Roboterkonzepte in der Krantechnik

2013 , Surdilovic, Dragoljub , Radojicic, Jelena

Komplexe Montageabläufe sperriger und komplexer Teile bei widrigen Wetterverhältnissen (z. B. Offshore-Montage) sind nach heutigem technischen Stand nur durch optimale Aufgabenverteilung zwischen automatisierten Systemen und erfahrenen Arbeitern effizient zu gestalten. Seilroboter tragen zur Entlastung der Menschen von monotoner, schwerer und oft gefährlicher körperlicher Montage-Arbeit bei, erhöhen die Montage-Effizienz, sparen die Kosten und kürzen den Zeitaufwand. Zu den neueren Entwicklungen gehört u. a. String-Man, der erste Seilroboter für die Rehabilitation. Er unterstützt den Wiederaufbau des Gleichgewichts und motorischer Funktionen neurologischer oder orthopädischer Patienten, z. B. nach einem Schlaganfall, Verletzungen oder Operationen an Knie und Hüftgelenken. Der Patient wird wie eine Marionette in das System eingehängt, damit er ohne Belastung Gangübungen durchführen kann. Analysiert wird auch der Arbeitsraum eines großflächigen seilbasierten Roboters (Abmessungen: 100 m×100 m×25 m) mit einem End-Effektor von 20 kg in zwei unterschiedlichen Fällen: Roboterkonfiguration mit vier Seilen und mit acht Seilen. Ein anschauliches Beispiel für die Problematik und die Möglichkeiten von Seilrobotern liefern die Montage und Fertigung von Großstrukturen, wie Flugzeugen, Schiffen, Windkraft- und Solaranlagen. Bei solchen sicherheitskritischen Anwendungen lassen sich die Seilroboter mit zusätzlichen Seilen erweitern, um die Sicherheit gegen den Ausfall einzelner Komponenten zu erhöhen oder den Arbeitsraum zu vergrößern. Eine besondere Innovation zum Seilrobotereinsatz, die im Mittelpunkt laufender Forschungsaktivitäten steht, ist das Konzept der sogenannten erweiterten Kransysteme. Die Grundidee ist dabei, die konventionellen Kransysteme für sehr schwere Bauteile mit einem zusätzlichen Seilroboter, der in Abhängigkeit von Bauteilgröße und Montageaufgabe aus mehreren Steuerseilen mit mobilen und im Raum einstellbaren Winden bestehen kann, zu erweitern. Das Kransystem übernimmt das Tragen und Grundpositionieren des Bauteils, das eine gemeinsame Plattform mit dem Seilroboter darstellt. Die zusätzlichen Seitenseile übernehmen die Feinpositionierung für die Montage sowie die Kompensation der Schwingungen und Abweichungen, die durch Störungen (z. B. Wind) entstehen können.

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Geschickte Roboter für die Montage

2016 , Surdilovic, Dragoljub , Radojicic, Jelena , Bastidas Cruz, Arturo , Konz, Barbara , Heyne, Philipp

Die jüngsten Nachrichten über die "Ausmusterung" konventioneller Roboter aus den Montagelinien wegen unzureichender Flexibilität und mangelnder Fertigkeiten im Vergleich zu menschlichen Werkern waren für Forscher, die sich intensiv mit der Entwicklung zukunftsorientierter, geschickter Roboter befassen keine große Überraschung. Denn die Produktion von Bauteilen mit kundenspezifischen Merkmalen verlangt neue Robotersysteme mit der Fähigkeit, sich in kurzer Zeit an neue Produktvarianten oder Aufgaben anzupassen.

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Simulation, Steuerung und Planung von parallelen Seilrobotern der IPAnema-Familie

2014 , Pott, Andreas , Kraus, Werner , Surdilovic, Dragoljub , Radojicic, Jelena

Parallele Seilroboter sind eine konsequente Weiterentwicklung von Kranen hin zu universellen Handhabungssystemen. Die Anwendung von Steuerungstechnik aus der Robotik auf die etablierte Krantechnik erlaubt es, viele Vorteile der autonomen Roboter auch im Umfeld von Kranen zu nutzen. Gleichzeitig können die Alleinstellungsmerkmale von Kranen bezüglich sehr großer Lasten und sehr großer Bewegungsbereiche erhalten werden. In diesem Beitrag werden die Grundlagen zum Thema Seilroboter dargestellt und aufgezeigt, worin die besonderen Vorteile von Seilrobotern liegen. Weiterhin wird anhand des Aufbaus einer Robotersteuerung gezeigt, durch welche Module diese Steuerung für die Ansteuerung von Seilrobotern ergänzt werden kann. Hier ist insbesondere die kinematische Transformation zu nennen, die die notwendigen Bewegungen der Winden für eine gewünschte Bewegung der Last liefert. Potenzielle Einsatzszenarien von Seilrobotern wurden anhand der Applikationsbeispiele des IPAnema 3 Systems skizziert.

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