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Allgemeine Beschreibung und Aufbau

Das modulare Robotersystem dient zur Automatisierung von Produktionsabläufen.

Das System basiert auf einem skalierbaren Baukastenprinzip, bei dem einzelne Funktionsmodule flexibel kombiniert werden können. Die Systemarchitektur ermöglicht eine schnelle Anpassung an variierende Produktionsanforderungen bei gleichzeitig reduzierter Integrationskomplexität.

Systemaufbau​

Das System besteht aus folgenden Hauptkomponenten:

  • Basismodul (Base Drive): Das Basismodul ist die zentrale Bewegungseinheit des Systems und für die präzise Erzeugung rotatorischer oder translatorischer Bewegungen innerhalb der kinematischen Struktur verantwortlich. Das Basismodul wird auf dem Untergrund befestigt und dient zur mechanischen Verbindung zum nachfolgenden Modul. Das Basismodul ist mit Anschlüssen versehen, zur Übertragung von Energie und Daten von der Steuereinheit an das Robotersystem.
  • Aktuator-Module: Mechanische Einheiten (Antriebsmodule, Verbindungsmodule, Endeffektoren), die über standardisierte Schnittstellen mit dem Basismodul und anderen Modulen verbunden werden. Jedes Modul verfügt über integrierte Antriebs- und Steuerungselektronik.
  • Sensor-Module: Erweiterungen zur Erfassung von Umgebungs- und Prozessdaten (z. B. Kraft, Position, Bildverarbeitung). Diese liefern Echtzeitdaten zur adaptiven Steuerung.
  • Energie- und Kommunikationsschnittstellen: Einheitliche Steckverbindungen zur Versorgung mit Energie sowie zur Datenübertragung.
  • Steuereinheit (Control Unit): Zentrale Recheneinheit zur Steuerung aller angeschlossenen Module. Sie übernimmt die Verarbeitung von Sensordaten, die Bewegungsplanung sowie die Kommunikation mit externen Systemen.
  • PowerEinheit (Power Unit) Erweiterte Versorgungseinheit für XL (BD193) mit erhöhter Leistung. Beinhaltet keine Compute- oder Datenverarbeitungseinheit. Eine Steuereinheit (Control Unit) ist immer noch von Nöten.

Aufbau des Systems

Abb. 2: Aufbau des Systems

  1. Verbindungsklemme
  2. Verbindungsmodul
  3. Antriebsmodul
  4. Endeffektorflansch
  5. Basismodul
  6. Steuereinheit
  7. Zustimmeinheit

Modulares Verbindungskonzept​

Die mechanische und elektrische Kopplung der Module erfolgt über standardisierte Schnittstellen. Nach Verbinden eines neuen Moduls und das darauf folgende Einschalten des Systems wird dieses automatisch erkannt, parametrisiert und in das bestehende System integriert.

  • Mechanische Verbindung: Verbindungsklemmen.
  • Elektrische Verbindung: integrierte Kontakte für Energie und Daten
  • Softwareintegration: Automatische Erkennung, Parametrisierung, und Initialisierung

Steuerungsprinzip​

Die Steuerung erfolgt über eine dezentrale Architektur mit zentraler Koordination:

  • Die Steuereinheit berechnet Bewegungsabläufe und verteilt Sollwerte.
  • Controller in den Modulen regeln die Aktuatoren eigenständig.
  • Sensorwerte werden kontinuierlich zurückgemeldet.

Dies ermöglicht eine hohe Regelgüte sowie Echtzeitfähigkeit.

Programmierung und Bedienung​

Die Konfiguration und Programmierung erfolgt über eine benutzerfreundliche Softwareoberfläche:

  • Grafische Erstellung von Bewegungsabläufen
  • Parametrierung einzelner Module
  • Simulation und Störungsdiagnose

Zusätzlich können standardisierte Schnittstellen zur Integration in übergeordnete Systeme genutzt werden.

Sicherheitsfunktionen​

Das System verfügt über integrierte Sicherheitsmechanismen, gemäß Robotik-Norm 10218-1:2025. Anzumerken ist, dass das System keine sichere Kraft Limitation (PFL) besitzt. Der Hand-Guiding-Mode (HGC) und der Reduced Speed Manual Mode sind des Weiteren kombiniert. Für weitere Informationen bitte konsultieren sie das Sicherheitshandbuch.

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Arbeits-, Wartungs- und Gefahrenbereiche​

Nachfolgend sind die Arbeits-, Wartungs- und Gefahrenbereiche des Systems dargestellt.

Die Arbeitsbereiche dürfen während des Betriebs des Systems betreten werden. Der Gefahrenbereich kann nur nach dem Ausschalten, Auslösen entsprechender Schutzfunktionen betreten werden. Der Gefahrenbereich kann auch im Manuel-Modus betreten werden, jedoch nur von einzel personen und niemals von mehreren Person.

Der Wartungsbereich, kann nur partiell oder gar nicht während des Betriebs betreten werden. Er muss jedoch immer vom Betreiber von Unachtsamer Benutzung geschützt werden.

Arbeits- und Wartungsbereiche

Abb. 3: Arbeits- und Wartungsbereiche

  1. Gefahrenbereich (Bewegungsbereich des Roboters im virtuellen Sicherheitsbereich)
  2. Steuereinheit
  3. Wartungsbereich
  4. Arbeitsbereich (Bedienplatz)