Die Robotertechnik befindet sich seit mehreren Jahrzehnten in einer kontinuierlichen
Aufwärtsentwicklung was sich an den Umsätzen der Roboterhersteller nachvollziehen läßt. Es ist
zu erwarten dass dieser Trend anhält. Ein wichtiger Grund ist die technische Weiterentwicklung
und die zunehmende Leistungsfähigkeit von Industrierobotern. Weiterhin werden neuartige
Robotersysteme wie Parallelroboter und autonome Roboter zunehmend marktfähig. Damit steigt
auch das Interesse für die dahinter stehende Technik. Die vorliegende Arbeit versteht sich als
einführendes Lehrbuch. Insbesondere Studenten und interessierten Ingenieuren soll damit eine
Unterstützung bei der Einarbeitung in das komplexe Thema der Robotik gegeben werden. Nach einer
Einführung im ersten Kapitel werden im zweiten Kapitel die mathematischen Grundlagen der
Robotik vorgestellt. Sie umfassen die Beschreibung von Vektor- und Transformationsbeziehungen
ohne die ein tieferes Verständnis der Robotertechnik nicht möglich ist. Es werden Verfahren
vorgestellt die auf der homogenen Matrixmethode beruhen. Im dritten Kapitel wird eine
Einführung in die Grundlagen der Schraubentheorie gegeben. Diese Methodik erfährt in den
letzten Jahren eine zunehmende Verbreitung [Hun78 Mur94]. Sie bietet einerseits Vorteile bei
bestimmten Aufgabenstellungen der seriellen Roboteranalyse und -synthese und bildet
andererseits für die Entwicklung paralleler Roboter eine wichtige Grundlage [Tsa99]. Die
Schraubentheorie gehört damit zu den Grundpfeilern einer kompakten Robotertheorie. In weiteren
Kapiteln werden die Denavit-Hartenberg-Methode die Vorwärtstransformation sowie die inverse
Koordinatentransformation eingeführt. Sie sind notwendig für ein Grundverständnis der Robotik.
Ein Schwerpunkt in den nachfolgenden Kapiteln wird auf die Aufstellung und die Anwendung der
Jacobi-Matrix gelegt. Sie hat einen besonderen Stellenwert für die statische Roboterberechnung
für die Untersuchung des Arbeitsraums und für die Regelung von Handhabungsgeräten.
Schlußendlich wird im letzten Kapitel eine Einführung in die Dynamik von Robotern gegeben. Der
Fokus liegt dabei auf dem Euler-Lagrange-Verfahren das den Vorteil einer hohen Anschaulichkeit
hat. Erfahrungen zeigen dass zum Verständnis neben einer anschaulichen Vermittlung
theoretischer Grundlagen beispielhafte Rechnungen notwendig sind. Aus dem Grund werden in der
vorliegenden Arbeit alle wesentlichen Zusammenhänge der Robotertechnik mit komplett
durchgerechneten Beispielaufgaben untermauert. Am Ende der einzelnen Buchkapitel werden weitere
Übungsaufgaben präsentiert. Die vorliegende Arbeit schließt mit einer umfangreichen Übersicht
der verfügbaren Grundlagen- und Lehrbücher zum Thema der Robotik. Der die interessierte Leser
in kann hier Literatur finden die die in der vorliegende Einführung behandelten Themen weiter
vertieft.
