Seilbasierte Roboterkonzepte in der Krantechnik

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.