SPS-basierte Robotik

In der heutigen Industrie 4.0 müssen variantenreiche Robotersysteme eingesetzt werden, um die Produktion flexibel auf Kundenwünsche anzupassen.  Roboter können durch Einzelachsen ebenso modular zusammengesetzt werden wie die Steuerungssoftware.

  • Modulare Robotersteuerung: In PC-basierten Motion-Control-Systemen kann die Software für verschiedene Roboterkinematiken mit Hilfe von Standard-Funktionsbausteinen nach PLCopen modular konfiguriert werden, wie die Beispiele 7.13-15 für einen SCARA-Roboter, Übung 7.7 für eine 6-Achsknickarmroboter und Übung 7.10 für einen mobilen Roboter zeigen.
  • Modularer Roboterentwurf nach dem Baukastenprinzip:  Je nach Anwendung können Achsen hinzugefügt oder weggelassen werden. Um zu zeigen, dass Roboter samt Steuerung durch Einzelachsen individuell zusammengestellt werden können, wurden selbst gefertigte Gelenke und kommerzielle Achsmodule der Fa. IGUS zu einem 6-achsigen Knickarmroboter zusammengefügt, der für industrielle Anwendungen eingesetzt werden kann. Die Robotersteuerung kann in diesem Projekt simuliert werden. Ein Beispiel für die Bewegungen werden in diesem Video gezeigt.       
  • Digitaler Zwilling: Vor der eigentlichen Inbetriebnahme der neuen Roboterhardware muss die Steuerung vorab durch einen digitalen Zwilling erprobt werden. Hierzu wird eine 3D-Robotersimulation basierend auf der Spielesoftware UnReal eingesetzt, die durch Vorgabe der Denavit-Hartenberg-Parameter leicht auf unterschiedliche Robotertypen angepasst werden kann.
  • Virtuelle Inbetriebnahme: Auch mit dem kostenpflichtigen Zusatzpaket Codesys-Depictor können Bewegungen individuell zusammengesetzter Roboter veranschaulicht werden. Die Evaluierung der Posen ist schwieriger, aber Bewegungsbahnen lassen sich im Zusammenspiel mit der 2D-Visualisierung in Codesys gut nachvollziehen, wie dieses Video zeigt.
  • Robot-Vision für Pick-and-Place-Aufgaben: Mit Hilfe der Kamera eines Raspberry-PIs, der in Codesys programmiert wird, können Bilder von Objekten, die der Roboter greifen soll, aufgenommen und analysiert werden. Dieses Video zeigt das bildgestützte Greifen eines Objekts durch einen 5-achsigen Roboter.
  • Steuerung mobiler Roboter und Bildverarbeitung mit Codesys: Ein zweirädriger mobiler Roboter wird von einem Raspberry-PI über Motorsteuerkarten von Beckhoff angesteuert. Die Kamera des Raspberry-PIs ermöglicht wie in diesem Video die Verfolgung einer Wegmarkierung auf dem Boden. 

Speicherprogrammierbare Steuerungen in der Industrie 4.0

5. Auflage erschienen im Hanser Verlag 2021