Integration innovativer Robotersysteme für energieeffiziente Handhabungsprozesse in der Montage

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In der ökologischen Dimension der Nachhaltigkeit ist die Steigerung der Energieeffizienz von Handhabungsprozessen von Bedeutung. Auf der Komponentenebene von Handhabungsrobotern tragen Leichtbau sowie energiesparende Elektronikkomponenten und Motoren zu diesem Ziel bei. Auf der Betriebsmittelebene beruhen die üblichen Bewegungsprinzipien von Robotern auf wechselseitiger Beschleunigung und Verzögerung. Wandlungsverluste zwischen kinetischer und elektrischer Energie können systembedingt nicht beseitigt werden und die Freisetzung überschüssiger elektrische Energie in Bremswiderständen ist nach wie vor üblich in der industriellen Robotik. Um eine grundlegende Verbesserung auf der Robotersystem- und Handhabungsprozessebene zu ermöglichen, wurde die Methode des Dynamic Systems Modeling identifiziert aus der zahlreiche physikalische Bewegungsprinzipien zur Steigerung der Energieeffizienz abgeleitet werden können. Eine neue Bahnplanungsmethodik zur simultanen Optimierung von Dynamik- und Kinematikparametern wurde ausgearbeitet, um diese Effekte zu nutzen. Zwei Roboter Konzepte sind daraus hervorgegangen. Eines zeichnet sich durch die Nutzung periodischer Bewegungen für schnelle Handhabungsaufgaben aus, und ein zweites Konzept ist durch eine reduzierte antriebsseitige Bewegungsstimulation gekennzeichnet und insbesondere für kostengünstige Handhabungssysteme relevant. Der Leistungsbedarf ist gegenüber herkömmlichen Geräten um den Faktor 10 beziehungsweise Faktor 4 reduziert. Neue Herausforderungen ergeben sich auf der Prozessebene durch periodische Bewegungen, zeitkritisches Verhalten und durch Abhängigkeiten von Betriebsmittelfunktionen. Im Rahmen dieses Vorhabens wird eine angepasste Methode zur Prozessplanung und Erstellung von Bewegungssequenzen erarbeitet, die auf dem physikalischen Bewegungsprinzip der Synchronisation sowie dem Prinzip verteilter entkoppelter Betriebsmittelfunktionen basiert. Die verfügbaren Leistungsverbesserungen der beiden Roboterkonzepte sollen hierduch direkt auf der Prozessebene von Montageverrichtungen wirksam werden. Eine experimentelle Realisierung erfolgt am Beispiel energieeffizienter Palettierprozesse durch integration beider Robotersysteme.