Definition Kinematik

Die Kinematik (gr.: kinema, Bewegung) als Teilgebiet der Mechanik, beschreibt die Bewegung von Punkten und Körpern im Raum. Größen, welche zur Beschreibung dieser Bewegung dienen sind  Weg s (Änderung der Ortskoordinate), Geschwindigkeit v und Beschleunigung a.

Die Kinematik beschreibt somit die Bewegungsmechanik eines Roboters. Damit verbunden sind folgende Punkte:

• Bewegungsform der Achsen
  • Translatorische Achsen
  • Rotatorische Achsen
• Anordnung der Achsen
  • Reihenfolge der Anordnung von rotatorischen und translatorischen Achsen
  • Lage der Drehachsen von rotatorischen Achsen, Lage der Verschiebungsrichtung bei translatorischen Achsen
• Anzahl der Achsen
• Form des Arbeitsraumes

Das folgende Video zeigt Kinematik und Arbeitsraum der 3 am häufigst eingesetzten Industrieroboter (Universal-, SCARA und Portal), sowie deren Vorteile und Anwendungen.

Abb.:    Roboter Freiheitsgrad und Arbeitsraum

Begriffe:

Arbeitsraum:     Die Punkte eines Raumes, welche von dem Roboter angefahren werden können. Der Arbeitsraum wird bestimmt durch die Hauptachsen.

Freiheitsgrad:   Der mechanische Freiheitsgrad f ist die Anzahl der möglichen unabhängigen Bewegungen gegenüber seinem Bezugssystem. Neben den Hauptachsen, welche die Ausdehnung des Arbeitsraumes bestimmen, muß noch die Drehung, d.h. Orientierung des Werkzeuges berücksichtigt werden. Dies wird durch die Handachsen bestimmt.

Beispiel: Ein Universalroboter besitzt den Freiheitsgrad f = 6: drei Achsen, um den TCP innerhalb seines Arbeitsraumes zu positionieren und drei Handachsen, um das Werkzeug in einem beliebigen Winkel zu drehen.