8.1.5  Bewegungsarten der Robotersteuerung

Die Robotersteuerung stellt die nötige Rechnerleistung für die Bewegungserzeugung zur Verfügung. Je nach Problemstellung muß die Robotersteuerung verschiedene Bewegungsarten beherrschen.
Grundsätzlich werden folgende Bewegungsarten unterschieden:

  • Punkt zu Punkt (engl. Point to Point; kurz: PTP)

  • Bahnsteuerung (engl. Continuous Path; kurz: CP) und

  • Vielpunktsteuerung

Neben der Hauptaufgabe, der Bewegungserzeugung, hat die Robotersteuerung die Aufgabe, alle Bewegungsmöglichkeiten der einzelnen Achsen in eine sinnvolle Bewegung des Werkzeugmittelpunktes (TCP) umzusetzen. Die Reproduzierbarkeit der Bewegungsfolgen muß durch die Robotersteuerung gewährleistet sein. Während der Bewegungsfolgen werden weiterhin die mechanischen und elektrischen Leistungsgrenzen überwacht.


Punkt zu Punkt-Steuerung (PTP)
Die Bewegung ist beschrieben durch eine Anfangs- und eine Endstellung der Achsen. Welche Bewegungsbahn die einzelnen Achsen von der Anfangs- bis zur Endstellung beschreiben, ist von der Robotersteuerung nicht durch Bahnstützpunkte vorgegeben und folglich nicht vorhersehbar. Sie müssen lediglich ihre vorgegebene Zielposition erreichen.
Ein Zusammenspiel zwischen den Achsbewegungen besteht nur in zeitlicher Hinsicht. D. h. alle Achsen starten gleichzeitig und werden zum gleichen Zeitpunkt beim Erreichen der Zielposition gestoppt. Die langsamste Achse bestimmt dabei die Gesamtverfahrzeit. Wegen der zeitlichen Synchronisation nennt man diese Bewegungsart auch Synchron PTP-Steuerung.
Die PTP-Steuerung wird dort eingesetzt, wo definierte Punkte angefahren werden müssen, ohne daß dabei die zurückgelegte Bewegungsbahn von Bedeutung ist. Für viele Problemstellungen reicht diese Bewegungsart zur Erfüllung der Arbeitsaufgabe aus. Beispiele hierfür sind das Palettieren und Punktschweißen.


Bahnsteuerung (CP)
Bahnsteuerungen werden dort eingesetzt, wo der Bahnverlauf bei Montage- oder Bearbeitungsprozessen für die Lösung der Problemstellung erforderlich sind. Dieser Bahnverlauf bezieht sich üblicherweise auf den Werkzeugmittelpunkt (TCP). Ein Aufgabe kann z. B. sein, eine dosierfähige Dichtmasse aufzutragen. Die Bahngeschwindigkeit des Werkzeugmittelpunktes, das ist in dem Fall die Dosiernadel, muß mit einer konstanten Bahngeschwindigkeit bewegt werden, damit die Dichtmasse gleichmäßig aufgetragen wird.
Weil die Achsen in definierter örtlicher und zeitlicher Abhängigkeit während des Bahnverlaufs stehen, stellt die Bahnsteuerung höhere Anforderungen an die Rechnerleistung als bei einer PTP-Steuerung. Selbstverständlich beherrscht eine Bahnsteuerung die einfache Bewegungsart PTP.
Jede Bahn oder Teilbahn muß in kartesische Bahnstützpunkte zerlegt werden. Ergänzt werden die Bewegungsbahnen durch die Bahnform (Linear-, Kreis-, Polynombahnen bzw. interpolierte Bahnen), kartesische Geschwindigkeit, Beschleunigung, usw.
Eine Linearbahn ist eine Gerade (in einer Ebene) zwischen Anfangs- und Endpunkt. Bei einer Kreisbahn steht der Normalvektor senkrecht auf der Ebene, die von dem Kreis aufgespannt wird. Ein Kreisbogen wird durch drei Stützpunkte beschrieben. Der Anfangspunkt darf nicht auf den Endpunkt fallen, da dann der Bogen nicht beschreibbar ist!

Vielpunktsteuerung
Sind die Bewegungsbahnen weder durch einfache geometrische Teilbahnen noch durch eine überschaubare Anzahl von Bahnstützpunkten beschreibbar, kommt die Vielpunktsteuerung zum Einsatz.
Vielpunktsteuerungen kommen bei Lackierrobotern oder beim Versiegeln von Schweißstellen in Automobilkarosserien zum Einsatz. Die Programmierung erfolgt durch die Bedienperson, die den Roboterarm führt. Die Achsstellungen werden bei der Führung des Roboterarms in einem zeitlich definierten Raster abgetastet und gespeichert. Die Bewegung zwischen den Bahnstützpunkten ist nicht von Bedeutung, weil der geometrische und zeitliche Abstand dazwischen sehr klein ist (z. B. 20 ms).


© by Rainer Weller