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By Manfred Bauder

Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut fur Steuerungs technik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen (ISW) der Universitat Stuttgart. Bei Herrn Prof. Dr. -Ing. G. Pritschow, dem Direktor des - stituts, mochte ich mich fur die Unterstutzung und Forderung beim Entstehen dieser Arbeit sowie fur die Ubernahme des Hauptberichtes bedanken. Herrn Prof. Dr. -Ing. A. Storr danke ich fur die sorgfaltige Durchsicht und seine wertvollen H- weise und Vorschlage. Mein Dank gilt auch Herrn Prof. Dr. -Ing. w. Schiehlen fur die Erstellung des Mitberichtes. Bei den Mitarbeiterinnen, Mitarbeitern und Studenten des ISW mochte ich mich ganz herzlich fur die gute Zusammenarbeit, fur die Vielzahl von Diskussionen und fur die redaktionelle Unterstutzung bedanken. Dieser Dank gilt ganz besonders Ro nald Angerbauer, Oliver Frager, Andrea Schneider, Eugen Wie land und Ute Wieland. Dipl. -Inform. M. Bauder - 7 - Inhaltsverzeichnis Seite Formelzeichen und Abkurzungen nine 1 Einleitung 12 2 Anforderungen an eine versatile Roboter 14 steuerung 2. 1 Stand der Technik 15 2. 2 Allgemeine Anforderungen an Robotersteue 19 rungen 2. three Spezielle Anforderungen zur Steuerung modu 23 larer Roboter 2. four. Anforderungen beim Entwurf und der Auslegung 24 eines Roboters aus modularen Komponenten 2. five Zielsetzung der Arbeit 25 three Anpassbarkeit der Steuerung an die Aufgaben 26 stellung three. 1 Konfigurierbarkeit der 26 three. 2 Spektrum der Hardwarevarianten 27 three. three Steuerungssoftware 30 three. three. 1 Verwendung eines Echtzeitbetriebssystems 32 three. three.

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Die zusätzlichen Gelenke können beispielsweise zur Umfahrung von Hindernissen und zur Erweiterung des Arbeitsraumes verwendet werden. Für die Rückwärtstransformation ergibt sich formal ein unterbestimmtes Gleichungssystem, das nur durch zusätzliche Nebenbedingungen gelöst werden kann. Roboter mit weniger als 6 Gelenken besitzen auch weniger als 6 räumliche Freiheitsgrade, ihnen fehlen beispielsweise Orientierungsfreiheitsgrade. h. durch Weglassen nicht möglicher Freiheitsgrade läßt sich das unterbestimmte Gleichungssystem in den meisten Fällen auf ein bestimmtes System abbilden.

1 Klassifizierung der geschlossen lösbaren Roboterkinematiken In /39/ wurde zuerst der Versuch unternommen, die Gesamtheit aller möglichen Kinematiken in Klassen einzuteilen und für bestimmte Klassen eine Lösung anzugeben. Dort wird gezeigt, daß für alle sechsachsigen Roboter mit drei sich in einem Punkt schneidenden Achsen und für alle sechsachsigen Roboter mit drei Schubachsen eine geschlossene Lösung existiert. Diese Lösung kann allerdings ein Polynom vom Grad 4 sein, dessen Nullstellen sich nur mit größerem Aufwand bestimmen lassen.

H. 2 Funktionelle Strukturierung der Steuerungssoftware Die Funktionsprogramme einer numerischen Steuerung für Werkzeugmaschinen können nach /29/ in die Systemsteuerung und die vier Funktionsblöcke - Bedien- und Steuerdatenein-/-ausgabe, NC-Datenverwaltung und -aufbereitung, Geometriedatenverarbeitung und Technologiedatenverarbeitung gegliedert werden. Dort werden diese Funktionsblöcke weiter in beauftragbare Funktionen und Einzelfunktionen unterteilt. Die funktionale Strukturierung der Steuerungssoftware für Roboter erfolgt hier auf der Ebene der beauftragbaren Funktionen, ohne auf eine tiefergehende Zergliederung in Einzelfunktionen einzugehen.

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