Bestehende Roboterarme zum Experimentieren sind oft Einzelstücke. Die Inbetriebnahme, Steuerung und Dokumentation sind je nach Modell unterschiedlich. Auch die Beschaffung von Ersatzteilen gestaltet sich aufgrund mangelnder Verfügbarkeit und hoher Kosten als schwierig. Aus diesen Gründen galt es, selbst einen Roboter zu gestalten und aufzubauen. Ein funktionsfähiger 4-Achs SCARA ("Selective Compliance Assembly Robot Arm"), bestehend aus Makeblock-Bauteilen, mit Eignung für eine Multi-Robot-Kollaboration, war somit Ziel dieser Arbeit.

Der Gestaltungsprozess des Roboteraufbaus verlief ganz nach dem Prinzip "trial and error", also Versuch und Irrtum. Es wurde eine Ausführung des Arms aufgebaut, die auftretenden Mängel und Fehler erhoben, um die damit verbundenen Verbesserungsmöglichkeiten in den nächsten Aufbau zu integrieren. Hauptaugenmerk bei der Gestaltung lag immer auf möglichst hoher Genauigkeit unter angemessener Stabilität und geringem Gewicht. Die ersten beiden Ausführungen verfehlten das Ziel, denn die umgesetzten Konzepte waren zu schwer und empfahlen sich aufgrund konstruktiver Mängel nicht für eine weitere Verwendung. Bei Aufbau 3 wurde die Herangehensweise etwas geändert und es gelang, einen leichten und agilen SCARA zu entwickeln. Eine abschließende Messung der Positioniergenauigkeit brachte ein positives Ergebnis bestätigte die Eignung der dritten Ausführung des Arms für weiteren Einsatz.

Mittels der ersten Achse wird die Hubbewegung des SCARA ausgeführt. Achse 2 und 3 dienen zum Schwenken des Arms. Die letzte Achse dreht den Endeffektor in die gewünschte Position. Diese Konfiguration wird als TRRR bezeichnet (Translation-Rotation-Rotation-Rotation). Jede Achse wird einzeln über Schrittmotoren angetrieben, wobei einige Bewegungen mittels Zahnriemen übertragen werden. Der aufgebaute SCARA kann Hübe von etwa 10 cm ausführen und besitzt eine effektive Armlänge von 17 cm. Die gemessene Positioniergenauigkeit (wiederholend) beläuft sich auf maximale Abweichungen im Hundertstel-Millimeter-Bereich bei Bewegung aller Achsen. Bei Einzelachsbewegungen wurden Abweichungen von ein paar Tausendstel-Millimetern notiert.

Der Einsatz der Makeblock-Bauteile bietet die großartige Möglichkeit, schnell und einfach Änderungen vorzunehmen. Diese Vielfältigkeit soll dazu anregen, nicht zwingendermaßen auf der bestehenden Konstruktion zu verweilen, sondern das Konzept nach geforderten Eigenschaften und eigenen Vorstellungen voranzutreiben und weiterzuentwickeln.

Facts:
Projekt-Betreuer: DI Olaf Saßnick, BSc
Typ: Bachelorprojekt
Studiengang: Bachelor Informationstechnik & System-Management