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StartseiteForschung aktuellDie Parallelroboter kommen12.09.2006

Die Parallelroboter kommen

Neues Konzept erlaubt extreme Bewegungsgeschwindigkeit

<strong>Technik. - Herkömmliche Roboter, wie sie heute viele Werkhallen bevölkern, werden als so genannte "serielle" Roboter bezeichnet, weil sie einen Arbeitsarm mit einem Antrieb und mehreren Gelenken in Reihe tragen. Viel schneller dagegen bewegen sich so genannte "parallele" Roboter.</strong>

Von Michael Engel

Parallelroboter bestechen durch ihre hohe Geschwindigkeit und Exaktheit. (tu-bs.de)
Parallelroboter bestechen durch ihre hohe Geschwindigkeit und Exaktheit. (tu-bs.de)

Das ist "Portys", ein so genannter Parallelroboter, der Metallstifte in ein Lochbrett steckt. Der Greifer des Roboters wird dabei von mehreren Gelenkketten gleichzeitig, also parallel bewegt. Deshalb auch die Bezeichnung "Parallelroboter". Maschinenbauingenieur Phillip Last über seine Vorzüge:

"Also sie können Handhabungsaufgaben mit so einem Parallelroboter relativ schnell bewältigen. "

Wobei das Wort "schnell" besonders zu betonen wäre. Portys beschleunigt seinen Greifer auf drei "g": das Dreifache der Erdbeschleunigung. Andere "Parallelroboter" schaffen sogar drei g, während normale Industrie- beziehungsweise "Knickarmroboter" schon bei zwei "g" schlapp machen. Doch die hohe Beschleunigung erzeugt enorme Schwingungen.

"Schwingungen, die bei solchen Parallelrobotern auftreten können, liegen in Bereichen zwischen einigen zehn Hertz und einigen hundert Hertz, und es geht eben darum, diese Schwingungen möglichst schnell und möglichst effizient zu unterdrücken. "

Auch bei seriellen Robotern treten heftige Schwingungen auf. Begünstigt vor allem durch die langen Arme. Solche Roboter müssen deshalb einen kurzen Moment abwarten, bis die "Roboterhand" nicht mehr zittert, erst dann darf die Maschine weiter arbeiten. Bei den jetzt entwickelten Parallelrobotern wollte Professor Walter Schumacher allerdings keine Zeit verlieren. Sonst wäre die enorme Schnelligkeit verschenkt.

"Dazu setzen wir die "adaptronischen Elemente" ein. Das sind üblicherweise Piezoelemente, die entweder Längenänderungen der einzelnen Glieder erzeugen können oder auch Torsionen einbringen, so dass also auch Drehschwingungen bekämpft werden können. "

Durch die aktive Schwingungsdämpfung können Parallelroboter nicht nur schneller, sondern auch präziser arbeiten. Stifte zum Beispiel bis auf den Mikrometer genau positionieren. Die Entwicklung gilt als "Braunschweiger Erfindung" und ist mittlerweile auch im "Paraplacer" integriert. Parallelstrukturen zeichnen sich durch extrem geringes Gewicht und hohe Steifigkeit aus. Und – wie gesagt – durch schnelle Aktionen. Allerdings sind sie nicht sonderlich gelenkig:

"Gerade die rotatorischen Freiheitsgrade sind bei Parallelrobotern eher eingeschränkt, so dass ich mir also ganz gut vorstellen könnte, dass es nicht in der Zukunft nur noch Parallelroboter gibt, sondern zum Beispiel hybride Strukturen."

Hybride Strukturen könnten die Vorteile beider Robotertypen miteinander verbinden. Hier die seriellen Industrieroboter mit ihren langen, ausholenden Armen. Dort die eher kleinräumig agierenden Parallelroboter, die aber schnell und präzise sind. Professor Friedrich Wahl, Leiter des Instituts für Robotik und Prozessinformatik der Technischen Universität Braunschweig, denkt aber auch an völlig getrennte Einsatzbereiche.

"Serielle Roboter werden wir weiterhin im Bereich Schweißen in der Automobilindustrie sehen. Also da kann ich mir Parallelroboter nicht vorstellen. Es gibt allerdings andere Bereiche, wo Parallelroboter ein wesentlich höheres Potential haben, eben wenn es um schnelle, präzise Montagevorgänge geht, die mit hoher Steifigkeit ausgeführt werden müssen, da sehe ich eigentlich das enorme Potential von Parallelstrukturen."

Wie etwa Sortier-Aufgaben, optische Leiterplattenprüfungen oder Bestückungen: In diesen Bereichen sind Parallelroboter unschlagbar schnell und präzise. Und Deutschland, so der Sprecher des Sonderforschungsbereiches 562, besitzt mit diesen Robotern ein "Alleinstellungsmerkmal". "Made in Germany" eben.

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