Bediengeräte zur 3D-Bewegungsführung Ein Beitrag zur effizienten Roboterprogrammierung

Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissen­ schaftlicher Mitarbeiter am Laboratorium fUr Werkzeugmaschinen und Be­ triebslehre der Rheinisch-Westfalischen Technischen Hochschule Aachen. Herrn Professor Dr. -Ing. M. Week, dem Leiter des Lehrstuhls fUr Werk­ zeugmaschinen, danke ich fUr seine vielfaltigen Anregungen, seine Un­ terstlitzung und groBzligige Forderung, die die AusfUhrung dieser Arbeit ermoglichten. Weiterhin danke ich Herrn Professor Dr. -Ing. P. Drews fUr die eingehen­ de Durchsicht der Arbeit sowie die Ubernahme des Korreferats. Darliber hinaus mochte ich mich bei allen herzlich bedanken, die mich durch ihre Hilfsbereitschaft bei der DurchfUhrung und Durchsicht der Ar­ beit unterstlitzt haben. Dieser Dank gilt besonders den Herren Dr. -Ing. F. WeiB, Dr. -Ing H. Schonbohm und Dipl. -Ing. W. Fischer. -VI- Inhaltsverzeichnis Seite Formelzeichen m 1. Einleitung 1 2. Industrierobotersysteme 4 2. 1 Bauformen, Arbeitsraume und Kinematik 4 2. 2 Steuerungen 7 2. 2. 1 Koordinatentransformation 8 2. 2. 2 Bewegungssteuerung 11 2. 2. 3 Sensoreingriff 12 2. 3 Programmierverfahren 13 2. 3. 1 ProzeBnahe Programmierung 14 2. 3. 2 ProzeBferne Programmierung 17 2. 3. 3 Hybride Programmierung 18 3. Zielsetzung und Aurgabenstellung 19 4. Bedienelemente zur Bewegungsprogrammierung 21 4. 1 Klassifizierung manueller Bedienelemente 22 4. 2 Genauigkeitsanforderungen an Bedienelemente 24 4. 3 Bedienelemente-Bauarten 26 4. 3. 1 3-D-SteuerknUppel 26 4. 3. 2 Kraft-Momenten-Sensoren 27 5. BewegungsfLihrung mit Kraftvorgabe 31 5. 1 Kraftgegenkopplung 31 5. 2 KraftrUckfUhrung auf das Bedienelement 35 6. Mobile Bediengerate zur BewegungsfLihrung 38 6. 1 Verfahren zur berUhrungslosen Orientierungserfassung 39 6. 1.