Robotik-Glossar: Die Begriffe aus Roboter-Datenblättern erklärt

Kurze Definitionen der Begriffe, denen Sie in Roboter-Datenblättern, Ratgebern und News begegnen. Wo es einen ausführlicheren Ratgeber gibt, ist er verlinkt.

A

• Absolutwertgeber (absolute encoder): Ein Encoder, der den genauen Winkel in jedem Moment kennt, auch direkt nach dem Einschalten. Siehe Regelkreise und Encoder.
• Aktor (actuator): Das Bauteil, das Bewegung erzeugt. In Robotern meist ein Elektromotor, der zusammen mit Getriebe, Treiber und Encodern in einem Modul sitzt. Siehe Das Innere eines Robotergelenks.
• AMR: Autonomer mobiler Roboter: navigiert frei anhand einer Karte und seiner eigenen Sensoren und plant bei Hindernissen seine Route neu.

B

• BLDC-Motor: Bürstenloser Gleichstrommotor (brushless DC): Permanentmagnete auf dem Rotor, Wicklungen im Stator, elektronisch vom Treiber kommutiert. Siehe Elektromotoren in Robotern.
• BMS: Batteriemanagementsystem: Elektronik, die die Zellen eines Akkupacks ausgleicht, überwacht und schützt. Siehe Roboterakkus und Laufzeit.

C

• CAN-Bus: Ein einfacher, robuster serieller Bus aus der Automobilwelt, der in vielen mobilen Robotern, Akkupacks und kompakten Aktoren steckt. Siehe Wie Roboter kommunizieren.
• Cobot: Kollaborativer Roboter: ein Arm, der dafür ausgelegt ist, durch begrenzte Geschwindigkeit und Kraft in der Nähe von Menschen zu arbeiten. Siehe Cobots oder Industrieroboter.

E

• Encoder (Drehgeber): Ein Sensor, der Drehbewegungen misst; er steckt in jedem motorisierten Gelenk.
• Endeffektor (end effector): Das Werkzeug am Ende eines Roboterarms: Greifer, Saugnapf, Schweißbrenner, Schrauber. Siehe Greifer und Roboterhände.
• EtherCAT: Ein echtzeitfähiges Industrial-Ethernet-Protokoll, das zwischen Robotersteuerungen und Servoantrieben weit verbreitet ist. Siehe Wie Roboter kommunizieren.

F

• Freiheitsgrade (degrees of freedom, DOF): Die Zahl der unabhängigen Gelenke. Mit sechs kann ein Arm jede Position und Orientierung innerhalb seines Arbeitsraums erreichen. Siehe Freiheitsgrade und Kinematik.
• FTS (fahrerloses Transportfahrzeug, AGV): Ein mobiler Roboter, der festen Routen folgt, etwa Magnetband, Leitdrähten oder Bodenmarkierungen. Siehe Navigation mobiler Roboter.

G

• Getriebespiel (backlash): Das kleine Spiel zwischen den Zahnflanken, durch das sich der Abtrieb geringfügig bewegen kann, ohne dass sich der Motor bewegt.

H

• Handführung (hand guiding): Einlernen eines Cobots, indem man ihn von Hand in jede Position schiebt. Siehe Wie Roboter programmiert werden.
• Harmonic Drive: Geläufige Bezeichnung für ein Wellgetriebe: kompakt, hohe Übersetzung und nahezu spielfrei.

I

• IMU: Inertiale Messeinheit (inertial measurement unit): Beschleunigungssensoren und Gyroskope, die Neigung und Drehung messen; unverzichtbar für Laufroboter.
• Inverse Kinematik (inverse kinematics): Berechnung der Gelenkwinkel, die nötig sind, um das Werkzeug in eine gewünschte Position und Orientierung zu bringen. Siehe Freiheitsgrade und Kinematik.
• IP-Schutzart (IP rating): Schutzartcode (Ingress Protection): wie gut ein Gerät gegen Staub (erste Ziffer) und Wasser (zweite Ziffer) geschützt ist. Siehe IP-Schutzarten.

K

• Kraft-Momenten-Sensor (force-torque sensor): Ein Sensor, meist am Handgelenk, der Kräfte und Drehmomente in allen Richtungen misst, für feinfühlige Aufgaben und zur Kollisionserkennung.

L

• LiDAR: Ein Sensor, der Entfernungen mit Laserpulsen misst und daraus eine 3D-Punktwolke der Umgebung erstellt.
• Lithium-Ionen-Zelle (Li-ion cell): Die wiederaufladbare Zelle in fast jedem Roboterakku; beim Laden und Entladen wandern Lithium-Ionen zwischen Anode und Kathode. Siehe Roboterakkus und Laufzeit.

N

• Nutzlast (payload): Die maximale Masse, die ein Roboter tragen kann, einschließlich seines Werkzeugs.

O

• Offline-Programmierung (offline programming): Ein Roboterprogramm in einer Simulation der Zelle schreiben und testen und es dann auf den realen Roboter übertragen. Siehe Wie Roboter programmiert werden.

P

• PID-Regler (PID controller): Ein klassischer Regler mit Rückführung, der Proportional-, Integral- und Differenzialanteil der Regelabweichung kombiniert.
• Planetengetriebe (planetary gear): Ein Getriebe mit Sonnenrad, Planetenrädern und Hohlrad; einfach, effizient und in Lauf- und mobilen Robotern verbreitet.
• Programmierhandgerät (teach pendant): Das tragbare Bediengerät, mit dem ein Industrie- oder kollaborativer Roboter verfahren und programmiert wird. Siehe Wie Roboter programmiert werden.

Q

• Quasi-Direktantrieb (quasi-direct drive): Ein Aktor mit niedriger Getriebeübersetzung, damit das Gelenk rückdrehbar und schnell bleibt; in vielen Laufrobotern eingesetzt.

R

• Rahmenloser Motor (frameless motor): Ein Motor, der als bloßer Rotor und Stator geliefert wird und den der Roboterhersteller direkt in das Gelenk einbaut.
• Reichweite (reach): Der maximale Abstand vom Sockel eines Arms bis zu seinem Werkzeugflansch.
• Reinforcement Learning (bestärkendes Lernen): Einen Regler durch Versuch und Irrtum trainieren, meist in der Simulation, wobei gutes Verhalten belohnt wird. Siehe KI in Robotern.
• ROS 2: Robot Operating System 2: ein Open-Source-Framework aus Werkzeugen und Bibliotheken, das zur Entwicklung von Robotersoftware weit verbreitet ist. Siehe Robotersoftware und ROS.
• Rückdrehbarkeit (backdrivability): Wie leicht sich ein Gelenk von außen drehen lässt. Rückdrehbare Gelenke fangen Stöße ab und sind bei Berührung sicherer.

S

• SCARA: Ein Vierachsarm, der sich schnell in einer horizontalen Ebene bewegt; eingesetzt für Montage und Pick-and-Place. Siehe Freiheitsgrade und Kinematik.
• SDK: Software Development Kit: Bibliotheken und Dokumentation, um einen Roboter aus dem eigenen Code zu steuern.
• Serienelastischer Aktor (series elastic actuator): Ein Aktor mit einer bewusst eingebauten Feder zwischen Motor und Last, über die er Kraft misst und begrenzt.
• Singularität (singularity): Eine Stellung, in der zwei Gelenkachsen fluchten und der Arm die Fähigkeit verliert, sich in eine bestimmte Richtung zu bewegen. Siehe Freiheitsgrade und Kinematik.
• SLAM: Simultaneous Localization and Mapping (gleichzeitige Lokalisierung und Kartierung): eine Karte erstellen und dabei die Position des Roboters darauf verfolgen.
• SPS (speicherprogrammierbare Steuerung, PLC): Der Industrierechner, der eine Produktionslinie steuert und Robotern sagt, wann sie starten sollen. Siehe Wie Roboter kommunizieren.

T

• TCP (Werkzeugmittelpunkt, tool centre point): Der Bezugspunkt des Werkzeugs, dessen Position und Orientierung der Roboter steuert. Siehe Freiheitsgrade und Kinematik.
• Tiefenkamera (depth camera): Eine Kamera, die für jedes Pixel die Entfernung misst, per Stereosehen, Streifenlicht oder Laufzeitmessung. Siehe Robotersensoren.

U

• URDF: Unified Robot Description Format: eine Datei, die Glieder, Gelenke und Geometrie eines Roboters beschreibt und von ROS und Simulatoren genutzt wird.

V

• Vorausschauende Wartung (predictive maintenance): Aufgezeichnete Daten wie Drehmomente und Temperaturen nutzen, um Reparaturen vor einem Ausfall zu planen. Siehe Grundlagen der Roboterwartung.
• Vorwärtskinematik (forward kinematics): Berechnung der Werkzeugposition aus den Winkeln aller Gelenke.

W

• Wattstunde (Wh, watt-hour): Energieeinheit für die Akkukapazität; Kapazität in Amperestunden mal Spannung.
• Wellgetriebe (strain wave gear): Ein Getriebe mit einer flexiblen Zahnbuchse, die von einem elliptischen Wellengenerator verformt wird; siehe Harmonic Drive.
• Wiederholgenauigkeit (repeatability): Wie genau ein Roboter zu demselben eingelernten Punkt zurückkehrt, meist angegeben als ± Bruchteil eines Millimeters.

Z

• Zykloidgetriebe (cycloidal drive): Ein Getriebe mit Kurvenscheiben, die sich in einem Bolzenring abwälzen; steif und stoßfest, verbreitet in großen Industriearmen. Siehe Robotergetriebe erklärt.