Grundlagen der Robotik: Komponenten, Steuerung und Sensoren erklärt

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Geschrieben am 18. Januar 2026 in Deutsch mit einer Größe von 30,67 KB

Grundlagen der Robotik und Automatisierung

Automation: Eine Reihe von Elementen, die Maßnahmen zur Information, dass ihre Sensoren ergreifen, Grundlage für Handlungen ohne das Eingreifen eines Menschen bilden.
Roboter: Programmierbare Maschine, die verschiedene Aufgaben ausführen kann. Sie verfügt über mobile Elemente, folgt zuvor erstellten Trajektorien oder entscheidet auf Grundlage von Daten der Bord-Sensoren.
Steuerung: Die notwendige Komponente zur Steuerung und Leitung der Aktionen des Roboters. Die elektronischen Systeme sind Komplexe, die einen oder mehrere Rechner umfassen, durch die Computerprogramme zur Steuerung der Roboteraktionen eingeführt werden.
Open Loop (Offener Regelkreis): Ein automatisiertes System, bei dem das Ausgangssignal keinen Einfluss auf das Verhalten hat; es gibt keine Rückmeldung.
Closed Loop (Geschlossener Regelkreis): Automatische Variablen erfassen die Atmosphäre und vergleichen das Ausgangssignal. Wenn diese nicht übereinstimmen, ändert sich die Aktion des Antriebs, wenn das Feedback dies erfordert.

Darlington: Verbessert die Empfindlichkeit der Sensoren (größere Reichweite, schnelleres Erkennen von „Tropfen“ usw.) durch den Anschluss von zwei Transistoren. Einige sind bereits integriert.

Kettenglieder (Links): Starre Teile eines Roboters.
Gelenke: Verbinden zwei Kettenglieder.
Antriebe (Drives): Übertragen die Bewegung auf die Gelenke des Roboters. Bewegungsarten: pneumatische Systeme (Druckluft), elektrische Systeme und hydraulische Systeme (mit Wasser oder Öl).

CNY70: Integrierte Sender/Empfänger-Kapsel. Wird zur Linienverfolgung verwendet, um den Kontrast zwischen Hintergrund und Linie (einige Millimeter Abstand) zu erkennen. Wenn der Sender auf eine andere Farbe trifft, reflektiert diese das Licht anders, was das Relais je nach Position des Rades schaltet.
TSUS5400 (Sender) / BPW40 (Empfänger): Stärkere Komponenten. Der Sender sendet Strahlen aus; wenn er ein Objekt trifft, wird der Empfänger aktiviert, der das Relais schaltet und die Position des Roboters variiert, beispielsweise um eine Kollision zu vermeiden.

Steuerung: Ziel ist es, alle Bedingungen der Umgebung zu erkennen und auf Basis der erkannten Werte entsprechende Reaktionen auszulösen.

Open-Loop

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1. Eingangssignal	(Sensor, LDR, NTC, etc.) Wird vom Sensor empfangen.
2. Referenzsignal	(Potentiometer) Ist der Wert, mit dem das Eingangssignal verglichen wird.
3. Komparator	(Darlington-Paar) Vergleicht 1 mit 2. Wenn die Differenz einen bestimmten Wert überschreitet, geht der Transistor in die Sättigung (Schaltbereich), und dieser Unterschied wird angezeigt.
4. Steuerelemente	(Transistor + Relais) Wird durch das Signal von 3 aktiviert. Das Relais schaltet die Kontakte von 5 auf 6.
5. Ausgangssignal	4 sendet an 5, das über 6 wirkt.
6. Antrieb	(Beliebig) Element, das 7 korrigiert.
7. Kontrollierte Variable	Das System prüft die Absicht und handelt entsprechend. Jedes System kann eine Variable steuern, wie Licht, Temperatur usw.
8. Rückmeldung (Realimentación)	Wird kontinuierlich von 7 durchgeführt. Dies kann Änderungen erkennen, und wenn diese auftreten, wird ein Signal an 1 gesendet, wodurch der Zyklus neu beginnt.