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Robotik

Effiziente Programmierung senkt den Energieverbrauch von Robotern

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Die Vorgehensweise in diesem Projekt wird in Bild 2 dargestellt. Untersucht wurden Geoschweiß-, Ausschweiß-, Abtauch- und Handhabungsbewegungen von Robotern. Um für diese Bewegungen eine standardisierte Vorgehensweise der Leistungsmessungen zu gewährleisten, wurde ein Messraster für die Versuche angefertigt. Das Messraster und seine standardisierte Positionierung vor dem Roboterkalibrierpunkt sind in Bild 3 dargestellt.

Abstand und Höhe des Roboters zum Arbeitsumfeld optimieren

Die Verwendung des Messrasters ermöglicht das Untersuchen der vorab definierten Bewegungsabläufe an verschiedenen Robotern. Anschließend wurden diese Bewegungen unter Berücksichtigung von Geschwindigkeit, Beschleunigung, Verfahrart und Position an verschiedenen Robotern am IPT und bei Volkswagen untersucht.

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Wie in Bild 2 dargestellt, wurden nach der Auswertung der einzelnen Messungen allgemeingültige Maßnahmen für die Roboteroptimierung abgeleitet. Bild 4 veranschaulicht, dass der größte Einfluss auf den Energieverbrauch eines Roboters durch die Optimierung des Abstandes und der Höhe zum Arbeitsumfeld sowie das Optimieren der Homeposition zu erzielen sind. Dadurch kann ein Energie-Einsparpotenzial von 35 beziehungsweise 23 % erreicht werden. Weitere Potenziale bieten die Reduzierung der Geschwindigkeit, der Wartezeit und des Schweißpunktabstandes.

Des Weiteren sollte stets eine natürliche Bewegung durch die Bahnüberschleifung realisiert werden. Durch die Ausschleiffunktion können weitere 7 % an Energie eingespart werden. Zudem können ein Reduzieren des Werkzeuggewichts und eine erfolgreiche Massenkompensation den Energiebedarf beeinflussen, wie in Bild 4 dargestellt.

Die in Bild 4 dargestellten Ergebnisse spiegeln Richtwerte wider, die in der praktischen Umsetzung höher oder niedriger ausfallen können. Die Richtwerte für Verbrauchs- und Zeiteinsparung resultieren aus den einzelnen Energieeffizienzmaßnahmen und müssen unabhängig voneinander betrachtet werden.

In vier Schritten den Energiebedarf der Roboter senken

In weiteren praktischen Versuchen wurden diese Ergebnisse am IPT überprüft. Nach einer umfangreichen Auswertung der Messergebnisse ließen sich Energieeffizienzmaßnahmen ableiten. Daraus resultiert ein Leitfaden (Bild 5) zur energieeffizienten Roboterprogrammierung.

Der Anwender kann in vier Schritten den Energiebedarf der Roboter senken. Beim ersten Schritt soll er die Arbeitshöhe, den Arbeitsabstand sowie die Homeposition des Roboters betrachten und optimieren. Wie erläutert, haben diese einen erheblichen Einfluss auf den Energiebedarf und den Zeitbedarf des Roboters.

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