Was ist ein Parallelroboter?
Ein Parallelroboter, auch Parallelmanipulator genannt, ist ein Mechanismus, der eine sehr gute Leistung in Bezug auf Stabilität, Steifigkeit und Genauigkeit zum Manipulieren großer Lasten bietet. Parallelroboter bestehen aus drei oder mehr parallel zueinander arbeitenden Dreh- oder Prismenachsen. Sie wurden in einer Reihe von Anwendungen wie Flugsimulatoren und Astronomie eingesetzt und erfreuen sich in der Werkzeugmaschinenindustrie wachsender Beliebtheit. Einige Beispiele für diese Robotertypen sind Delta, Hexapod und Trizept-Roboter.
Theoretische Arbeiten englischer und französischer Geometriker, die sich auf Parallelmechanismen und insbesondere Hexapoden beziehen, reichen viele Jahrhunderte zurück. Homer beschrieb Walking-Stative in seiner epischen Arbeit The Illiad . Aristoteles stellte sich solche Mechanismen vor, die dem Willen anderer gehorchten. Der erste Parallelroboter kam nur 17 Jahre, nachdem 1921 der Begriff "Roboter" geprägt worden war. Er wurde für die automatische Spritzlackierung entwickelt und gilt allgemein als der erste industrielle Parallelroboter, der entwickelt wurde.
In der Robotik ist ein Endeffektor ein starrer Körper am Ende eines Roboterarms. Für jedes Glied eines Roboters ist der Verbindungsgrad die Anzahl der starren Körper, die durch ein Gelenk an dem Glied befestigt sind. In kinematischen Ketten mit geschlossener Schleife besitzt eines der Glieder, jedoch nicht die Basis, einen Verbindungsgrad von größer oder gleich drei. Parallelroboter sind Mechanismen, bei denen der Endeffektor über mehrere kinematische Ketten, die eine geschlossene Schleife bilden, mit der Basis verbunden ist.
Da der Endeffektor eines Parallelroboters an mehreren Stellen abgestützt ist, ergibt sich eine hohe strukturelle Steifigkeit. Eine Anzahl von Beinen verbindet den Endeffektor mit einer Basisplattform. Der Bau eines Parallelroboters ist leicht. Diese Merkmale ermöglichen es, dass parallele Roboter einen weiten Bewegungsbereich ausführen können. Ihr Hauptnachteil ist jedoch, dass sie einen begrenzten Arbeitsbereich haben, weil die Beine kollidieren können.
Für industrielle Zwecke wird häufiger ein Roboter verwendet, der als serieller Manipulator bekannt ist. Es ist so konstruiert, dass es die Form eines Ellbogens, eines Handgelenks und einer Schulter hat. Einer der Hauptvorteile von Serienmanipulatoren gegenüber Parallelrobotern ist ihr großer Arbeitsbereich. Serienmanipulatoren sind die gebräuchlichste Art von Industrierobotern.
Fortschritte in der Roboterkinematik, die Untersuchung der Bewegung von Robotern, haben zu Anwendungen in verschiedenen Bereichen geführt, einschließlich Chirurgie, Fertigung, Fortbewegung und Biomechanik. Die Roboterkinematik kann in mobile Roboterkinematik, humanoide Kinematik, parallele Roboterkinematik und serielle Manipulatorkinematik unterteilt werden. Analysen der Geschwindigkeit, Beschleunigung und Position aller Glieder werden ohne Berücksichtigung der Kräfte berechnet, die die Bewegung verursachen.
Eine weitere Anwendung von Parallelrobotern ist die Positionierung mit hoher Geschwindigkeit und Genauigkeit. Ein Beispiel hierfür ist die Bestückung von Leiterplatten. Ein paralleler Roboter kann auch als Mikromanipulator für serielle Manipulatoren fungieren, indem er am Endeffektor montiert wird.