Am Beispiel des Arms eines Unterwasserroboters wird eine analytische, zweiteilige Entwurfsmethodik dargestellt. Im Gegensatz zu normalen Robotern müssen Unterwasserroboter unter hohen Drücken, gegen große Widerstände und in unstrukturierter Umgebung arbeiten. Der Universalroboter für diesen Bereich ist aus Kosten- und Machbarkeitsgründen nicht herstellbar. Der Entwurf von Unterwasserrobotern teilt sich in die fundamentale Konfiguration und die Festlegung von Querschnittsform und Masse der Arme und des Massenschwerpunkts des Roboters. Der erste Punkt ist durch Simulation zu klären, der zweite durch analytische Optimierung. Als Beispiel wird ein Arm gezeigt, der ein Schweißwerkzeug entlang der Umfangsnaht eines Rohres führen soll. Das Rohr liegt über Grund, so daß der Roboter unter ihm durchfahren kann. Nur ein redundanter siebenachsiger Roboter kann alle hierzu erforderlichen Bewegungen durchführen. Im zweiten Schritt werden aus den analytischen Ausdrücken für die Masse, den Auftrieb und den Wasserwiderstand die Kräfte, Armdurchmesser und Arbeitsgeschwindigkeiten berechnet. Hierbei ergeben sich Unterschiede zwischen Al-Vollmaterial-Armen und als Hohlprofil mit luft- und wassergefüllter Ausführung. Bei höheren Strömungsgeschwindigkeiten ist der Auftriebseffekt eher nachteilig, wogegen die Verringerung der Armquerschnitte Vorteile wegen des verringerten Wasserwiderstandes ergibt. Bis zu einer Strömungsgeschwindigkeit von 2 m/s sollte die Auftriebskraft genutzt werden.
Design criteria for underwater robots
Entwurfskriterien für Unterwasserroboter
Production Engineering, München ; 2 , 1 ; 139-142
1994
4 Seiten, 5 Bilder, 1 Tabelle
Aufsatz (Zeitschrift)
Englisch
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