Robotertechnik

Intelligenter Wegbereiter

Autonomer, mobiler Schweißroboter
Im Rahmen des Projekts Nomad wurde am Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung (IFF) in Magdeburg ein autonomer Roboter für das Schweißen großer Stahlbauteile entwickelt. Ziel dieser Entwicklung ist es, die Wettbewerbsfähigkeit europäischer Stahlbauhersteller durch den Einsatz flexibler Fertigungstechniken zu erhöhen.

Die Flexibilität dieses Robotersystems besteht darin, dass das Werkstück in der Arbeitszelle beliebig abgelegt wird und ein autonomes Roboter-Transportfahrzeug („Robot Transport Vehicle“ – RTV) den Schweißroboter zum Werkstück transportiert. Ein Bildverarbeitungssystem erkennt die Lage des Werkstücks im Arbeitsraum. Zusammen mit den CAD-Daten von Werkstück und Arbeitsraum erfolgt die automatische Prozessplanung – von der Schweißnahtplanung über die kollisionsfreie Navigationsplanung bis hin zur Roboterbahngenerierung.

Für dieses Projekt wurde eigens ein robustes industrielles RTV entwickelt, das den Roboterarm mit einer Genauigkeit und Stabilität positioniert, die für Schweißaufgaben benötigt wird. Die Navigation des RTV ist in verschiedene Ebenen unterteilt: Die Low-Level-Navigation führt die Hardwareansteuerung der Antriebe durch. Die High-Level-Navigation übernimmt die Wegplanung entsprechend der gewünschten Fahrstrategie. Durch die Odometriedaten der Antriebsräder wird die Bewegung geregelt. Das Bildverarbeitungssystem überwacht am Zielpunkt zusätzlich das Transportfahrzeug und gleicht die Position im globalen Koordinatensystem ab.

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In der Prozesssimulation erfolgt die Systemüberwachung in Echtzeit. Sollte durch die odometrische Navigation eine unzulässig hohe Abweichung zum Zielpunkt entstanden sein, wird sie durch das Einplanen einer zusätzlichen Bewegung ausgeglichen. Dadurch ist sichergestellt, dass die Annäherung an das Werkstück mit einer Genauigkeit von wenigen Zentimetern erfolgt.

Im Projekt wurde ein autonomer, mobiler Roboter für die Nutzung in ein industrielles Umfeld integriert. Beim Industriepartner Caterpillar Belgien konnte im November 2004 der gemeinsame Prototyp erstmals erfolgreich gezeigt werden. Torsten Böhme (gm)

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