Haben Industrieroboter einen Mikrocontroller ?

[ITArgji]

Hallo Liebe Community
Ich bin neu im bereich Robotik und ein absoluter Anfänger, ich weiß das der Mikrocontroller das Gehirn eines Roboters
und dafür sorgt das man z.b bis zu 20 kg transportieren kann bzw heben kann aber wie ist das bei einem Industrieroboter, wie schaffen die
es mehre Hundert Kilo zu heben ?

meine fragen sind vielleicht komisch , aber wie gesagt ich bin ein absoluter Anfänger deshalb kann es sein
das ich die Frage völlig Falsch stelle :)

freue mich trotzdem auf eine Antwort

MfG ITArgji

[PICture]

Hallo!


Haben Industrieroboter einen Mikrocontroller ?

Diese Frage kann man nicht generell beantworten, weil es von Tätigkeit und Komplizität des Roboters abhängig ist. Um für dich verständlich antworten zu können, bitte solche Fragen stellen, auf die man nur "ja" bzw. "nein" antworten könnte. ;)

[Geistesblitz]

Ein Mikrocontroller kann keine 20kg heben, er kann nur Motoren über eine entsprechende Elektronik ansteuern, die dann ihrerseits über eine Mechanik (Getriebe, Hebel etc.) dann das Gewicht heben. Du könntest mit einem Mikrocontroller auch Motoren ansteuern, die mehrere Tonnen heben können, muss eben nur richtig angesteuert werden und natürlich brauchst auch die richtige Leistungselektronik. In Industrierobotern sind meistens Prozessoren verbaut, sind im Prinzip dieselben wie in einem Computer. Eigentlich sind das sogar relativ übliche Prozessoren, die in Industrierobotern stecken, soweit ich weiß basiert das Betriebssystem von KUKA-Robotern auf Windows 95. Diese Prozessoren sind i.d.R. leistungsfähiger als kleine Mikrocontroller, können also schneller arbeiten und haben einen größeren Befehlssatz. Das wird bei Industrierobotern allerdings nicht wegen der Kraft gebraucht, sondern wegen der Abarbeitung des Programmcodes, Berechnung der inversen Kinematik, Positionsregelung der Antriebe sowie Überwachung von Sicherheitseinrichtungen. Da gehört schon einiges dazu. Für die Kraft sind aber einzig und allein die Motoren mitsamt ihrer Leistungselektronik verantwortlich, bei modernen Industrierobotern sind das eigentlich fast immer Synchron-Servomotoren, die mittels Servoumrichtern gesteuert werden. Zur Positionsmessung befinden sich in den Achsen zusätzlich Absolutwertgeber, die messen den Winkel zwischen den beiden Gliedern und geben je nachdem dann einen Wert zurück. Wie das geschieht, ist von der Art des Sensors abhängig, da gibts unterschiedliche Prinzipien. Motoren mit ihrer Leistungselektronik und Prozessoren sind zwei ziemlich verschiedene Sachen ;)

[witkatz]

das der Mikrocontroller das Gehirn eines Roboters und dafür sorgt das man z.b bis zu 20 kg transportieren kannDer Mikrocontroller, die CNC oder die Robotersteuerung versorgen im Prinzip nur die Antriebe mit Sollwerten. Der Anspruch an die Rechenleistung der CNC steigt mit der Dynamik, Präzision und Komplexität der Bewegung. Dabei steigen die Anforderungen an die Rechenpower häufig, je kleiner die bewegten Massen. Ich kenne z.B. Roboter, die Autoschlösser zusammenbauen und nur kleine miligram schwere Stifte in sehr schneller Taktzeit sehr präzise transportieren. Dafür braucht man eine sehr, sehr leistungsfähige CNC und sehr dynamische Antriebe.

[Peter(TOO)]

Hallo ITArgji,

Ich bin neu im bereich Robotik und ein absoluter Anfänger, ich weiß das der Mikrocontroller das Gehirn eines Roboters
und dafür sorgt das man z.b bis zu 20 kg transportieren kann bzw heben kann aber wie ist das bei einem Industrieroboter, wie schaffen die
es mehre Hundert Kilo zu heben ?

Ob ich mit einem 0...10V Signal die Drehzahl eines 100W- oder 40kW-Motors vorgebe ist macht keinen Unterschied.
Wie schon geschrieben wurde, kommt die Kraft aus dem Motor und nicht aus dem Controller.

Oft macht man zu Demonstrationszwecken oder in der Entwicklung auch das Umgekehrte: Man baut aus Lego oder Fischertechnik z.B. ein Liftanlage und schliesst da die normale Steuerung an. Nur weil damit normalerweise ein Warenlift gesteuert wird, zerreisst es die Legosteine auch nicht (da sind aber auch kleinere Motoren im Modell drin).

Ein grosser Unterschied besteht zwischen dem Kleinen und dem Grossen, im Aufwand für die Sicherung gegen Störungen und (Programm-)Fehlern.

Wenn dir der Kleine über den Fuss fährt passiert nichts, wenn das ein tonnenschwerer Robi macht, hast du einen platten Fuss!
Der Grosse braucht also noch eine Menge an Sicherheitssensoren um seine Umgebung und Personen zu schützen.
z.B ist eine NOT-Abschaltung gesetzlich vorgeschrieben, was du beim Kleinen nicht brauchst.

Beim Grossen hat man auch längere Leitungen und dickere Motoren, was zu mehr Störsignalen führt (Stichwort EMV).
Deshalb kann man dann nicht mit den normalen TTL-Signalen durch die Gegend fahren, sondern verwendet oft 12V oder 24V.
Entsprechend braucht man auch Schutzschaltungen um die Eingänge vor Spannungsspitzen zu schützen.

Und nicht zuletzt geht es beim Industrieroboter auch um Zeit und Geld, der darf als nicht lange stillstehen. Eine durchschnittliche Fertigungsstrasse kostet pro Stunde unplanmässigen Stillstand zwischen 10'000€ und 100'000€. Wenn diese dann noch 24/7 in Betrieb ist, kann man das auch nicht mit Überstunden weder aufholen!

Da ist dann immer mühsam, wenn man zwecks Service-Arbeiten an so eine Anlage ran muss. Da kann man dann nur über die Feiertage zur Jahreswende oder den Betriebsferien im Sommer ran. Für kurze Unterbrüche kann man manchmal die Umrüstzeiten ausnutzen, wenn auf ein anderes Produkt umgestellt wird. Da kommt s aber schon vor, dass man morgens, wie ausgemacht erscheint, aber die noch voll am produzieren sind und man eine halben oder ganzen Tag warten muss, bis man ran darf. :-(

Wie schon geschrieben wurde, ist im Industrieroboter grundsätzlich das Selbe drin wie in deinem.
Meist hat man aber mehr Rechenpower, entweder durch schnellere Controller oder durch die Aufteilung auf mehrere Controller. Mehr Rechenleistung benötigt man, einerseits, weil zur eigentlichen Aufgabe auch noch zusätzliche Überwachungsaufgaben erledigt werden müssen und andererseits muss man mehr rechne, wenn man an die Geschwindigkeitsgrenzen geht.

Will man z.B. einen Schrittmotor nur mit einer langsamen Schrittzahl laufen lassen, kann man diesen, bis zu einem Bestimmten Bereich, direkt mit der nötigen Schrittzahl laufen lassen. Braucht man höhere Drehzahlen. muss man Rampen fahren, also den Schrittmotor langsam beschleunigen. Meistens macht man das. der Einfachheit halber, mit linearen Rampen. Will man das Maximum herausholen, werden die Rampen Exponentiell.

MfG Peter(TOO)

[Mxt]

soweit ich weiß basiert das Betriebssystem von KUKA-Robotern auf Windows 95.

Genauergesagt verwendet Kuka zwei Betriebssysteme auf einem PC. Windows (95, XP, aktuell 7) und das Echtzeitbetriebssystem VxWorks. Beides wird durch so was ähnliches zusammengehalten:
http://www.acontis.com/produkte/windows-echtzeit-hypervisor/vxwin/index.php


bei modernen Industrierobotern sind das eigentlich fast immer Synchron-Servomotoren, die mittels Servoumrichtern gesteuert werden. Zur Positionsmessung befinden sich in den Achsen zusätzlich Absolutwertgeber, die messen den Winkel zwischen den beiden Gliedern und geben je nachdem dann einen Wert zurück.

Hier mal ein Beispiel, wie das bei kleineren Industrierobotern aussieht, da gibt es die Motoren mit Servoverstärker auch einzeln:
https://de3a.mitsubishielectric.com/fa/de/products/rbt/robot/items/vertical/
https://de3a.mitsubishielectric.com/fa/de/products/drv/servo/items/mr_j4/#pageUnit01

Allein so ein Servoverstärker für eine Achse enthält mehrere große 32-Bit Mikrocontroller. In der Steuerung eines Armes ist das Innenleben mehrere sochler Verstärker verbaut und es sitzt daneben noch eine Steuerung für die gesamte Bewegung des Armes. Die läuft in diesem Fall auch mit VxWorks und hat die Rechenleistung kleineren PCs. Parallel dazu gibt es dann noch die Sicherheitstechnik.

Hier mal ein paar solcher Motoren in Bewegung:
https://www.youtube.com/watch?v=CJOWlnwgleE

[ITArgji]

Ich danke allen für die Antwort meine Frage wurde sehr gut beantwortet :D
Jetzt macht das ganze auch einen sin :D