Die Idee zur Konstruktion eines Seilroboters zur Beschriftung von
Oberflächen kam maßgeblich durch zwei Faktoren zustande.
Aus meinem Interesse am 3D-Druck, sowie der Konstruktion und
Ansteuerung von 3D-Druckern entwickelte sich ein allgemeines
Interesse an ähnlich gearteten Maschinen. Als Inspirationsquelle ist
hier vor allem das RepRap-Projekt und viele daraus hervorgegangene Maschinen zu
nennen.
In Anlehnung an Vorgaben der RepRap-Hardware sollten folgende
Rahmenbedingungen umgesetzt werden:
-Die
benötigten Bauteile sollten einfach zu beschaffen sein.
-Nach
Möglichkeit sollten die Bauteile mit einem 3D-Drucker einfach zu
drucken sein. Dabei sollte als 3D-Drucker ein Ender
3 oder
ein vergleichbarer, günstiger Desktop-3D-Drucker mit einem Bauraum
von 220x220x200 mm verwendet werden können.
-Alle
anderen elektronischen und mechanischen Bauteile sollten aus dem
Bereich der „open Hardware“ stammen oder als Normteile verfügbar
sein. Dies sollte eine weltweite Verfügbarkeit der Bauteile und eine
kostengünstige Herstellung des Roboters ermöglichen.
-Zudem sollte der Seilroboter mit einfachen Werkzeugen aufbaubar
sein und die einzelnen Bauteile so einfach wie möglich
zusammenfügbar sein. Dies sollte die Kosten niedrig halten und auch
bei geringerer Fachkenntnis einen Nachbau ermöglichen.
Bei der Umsetzung des vorliegenden Projektes sollten die Erfahrungen
aus einer vorangegangenen Projektarbeit einfließen:
Bei diesem Projekt wurde ein „fliegender Farb-Sprühkopf“ umgesetzt:
Ein Hexacopter trägt eine elektronisch ansteuerbare Farb-Sprühdose,
sodass in großer Höhe Malerarbeiten an Gebäudefassaden vorgenommen
werden können, ohne dass dafür ein teures Gerüst aufgebaut werden
muss.
Im Laufe des Projektes zeigte sich, dass die exakte Positionierung
des Sprühkopfes an der Fassade schwierig ist, da schon kleine
Abweichungen des Hexacopters von seiner Flugbahn zu Ungenauigkeiten
im Schriftbild führen. Außerdem besteht ein Sicherheitsrisiko, denn
der Hexacopter könnte trotz Fesselfluges unkontrolliert abstürzen.
Ein Seilroboter dagegen kann an einer Fassade mit zwei Winden am
Boden und mit zwei Winden auf dem Dach oder an hoch gelegenen
Fenstern befestigt werden. Bei Malerarbeiten ist er so weniger
gefährdet, durch Winde aus seiner Position gebracht zu werden.
Außerdem können die Motoren des Roboters vom Gebäude aus mit Energie
versorgt werden, lange Kabel, wie man sie beim „fliegenden
Farb-Sprühkopf“ benötigt, entfallen beim Seilroboter. Lediglich die
Energieversorgung des Malkopfes an der Gondel muss bereitgestellt
werden, diese braucht jedoch nur vergleichsweise geringe Ströme.
Um die Realisierbarkeit zu evaluieren und auftretende Probleme bei
Konstruktion und Betrieb von Seilrobotern näher kennen zu lernen,
soll zunächst ein Funktionsprototyp zur Beschriftung wesentlich
kleinerer Oberflächen aufgebaut werden.
Die bereits bestehenden Seilroboter zur
Oberflächenbeschriftung sind
selten kommerziell entwickelt und weisen teilweise Probleme auf. Sie
sind meist sehr langsam, da die Gondel in fast allen Fällen nur von
zwei Winden gesteuert wird. Da die Gondel frei hängt, ist ein
langsamer Lauf notwendig, um übermäßige Schwingungen nach
Richtungsänderungen zu vermeiden.
Als Arbeitsfläche
bieten sich Tafeln an, beispielsweise Schultafeln, Whiteboards oder
Menütafeln, wie sie bei Restaurants zu finden sind.
Restauranttafeln müssen oft täglich neu beschriftet werden, an
Schultafeln werden oft Diagramme oder Schaubilder händisch
aufgezeichnet.
Diese Arbeiten lassen sich gut automatisieren. Vorteile bieten sich
hier durch die höhere Wiederhol- und Positioniergenauigkeit eines
Roboters. So ist die Qualität des Schriftbildes nicht mehr von der
Person abhängig, die die Beschriftung erstellt.
Im Lehrbetrieb ist es außerdem Interessant, dass in den automatisch
erstellten Zeichnungen weiterhin händisch gearbeitet werden kann.
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