Bei Hexapods besteht der Bewegungsantrieb aus sechs Stelzen, die in der Länge verändert und gegeneinander verdreht werden können. Diese Konstruktion ermöglicht Beweglichkeit in allen sechs Freiheitsgraden. Symétrie, Hersteller für Positioning- und Motion-Hexapods, nutzt Lasertracker von API in der Produktion und beim Zusammenbau der Komponenten.
Grundsätzlich sind Hexapods nichts anderes als Roboter, wie sie auch in der Fertigung wie zum Beispiel in der Automobilindustrie in großer Zahl eingesetzt werden. Sie verfügen über einen parallelkinematischen Aufbau, währenddessen ihre weitaus populäreren Brüder in der Industrie über eine serielle Kinematik verfügen. Letzterer Typ, insbesondere der in Form eines vielgelenkigen Arms hat sich in der industriellen Produktion massenhaft durchgesetzt, währenddessen Hexapods eher Spezialfälle bedienen – dort aber ungeschlagen sind. Insbesondere die hohe Positioniergenauigkeit ist aufgrund ihrer Parallelkinematik grundsätzlich besser, da sich Positionsfehler der Achsen nicht wie bei einer seriellen Kinematik aufsummieren sondern nur anteilig in die Gesamtbewegung eingehen.
Hohe Dynamik und geringe bewegte Massen bei gleichzeitig hoher Nutzlast ermöglichen Anwendungen, die besonders hohe Anforderungen an die Genauigkeit erfordern. Hierzu zählen Untersuchungen im Wellengang, wie sie bei Forschungen an Schiffen und U-Booten erforderlich sind oder bei der Positionierung von Satellitenantennen in reflexionsarmen Räumen (Absorberhallen). In allen Fällen geht es um die exakte Positionierung von Objekten im Raum, wobei die größten Hexapods von Symétrie eine mittlere Höhe von über 3 m erreichen. Der Aquilon-Hexapod kann dabei eine Nutzlast von 6 t mit 1 g beschleunigen. Wie man bei Symétrie herausfand, sind Lasertracker die idealen Messsysteme, um die Positionen des Roboters oder dessen Nutzlast im Raum zu messen. Und bereits beim Aufbau der Systeme, bei der Aufstellung und Kalibrierung spielen die portablen Messsysteme, die auch beim Kunden vor Ort eingesetzt werden können, eine entscheidende Rolle.
Die größeren Hexapods werden traditionell für Bewegungssimulationen eingesetzt (Motion-Hexapods). So trainieren U-Bootbesatzungen Notsituationen, währenddessen der Simulator, der auf einem Roboter mit Parallelkinematik basiert, die Bewegungen des Bootes simuliert. Die Franzosen haben speziell mit der Simulation von Wellengang (Swell Simulation) große Erfahrung, und das machen sich auch andere Kunden zunutze. Satellitenantennen, auf Schiffen installiert, müssen über Positioniersysteme stabilisiert werden, Beladungskräne für den Einsatz auf dem Wasser mittels Simulationen getestet. Das Testen dieser Systeme geschieht mit Hexapods an Land, wo die Situation auf einem Schiff unter Seegang simuliert werden kann.
Die naturgetreue Simulation des Wellengangs durch Roboter ist ebenso wichtig für Unternehmen, die Isolationen für Schiffe herstellen, um verflüssigtes Erdgas zu transportieren. Im flüssigen Zustand auf minus 162 °C heruntergekühlt, nimmt Erdgas nur noch 1/600 seines ursprünglichen Volumens ein, was Transporte großer Mengen dieses Energieträgers erst wirtschaftlich macht. International verbindliche Standards über Konstruktion und Ausrüstung von Flüssiggastankern erfordern aufwendige Tests dieser Schiffe. Diese Tanker sind wegen ihrer Fähigkeit, bestimmte Schäden – hervorgerufen etwa durch Kollision oder Strandung – zu überstehen, weltweit in Klassen eingeteilt. Die Motion-Hexapods der Spezialisten aus Frankreich ermöglichen im Rahmen dieser Tests die Untersuchung des Einflusses von Schwall- und Schwappeffekten der flüssigen Ladung auf das Transportschiff.
Den Einfluss von Wellen auf Schiffskörper untersucht man auch im Wellenbecken bei Ifremer in Boulogne-sur-Mer. Mit dem Deep Wave Basin steht hier Europas tiefstes Wellenbecken mit 20 m Wassertiefe für hydrodynamische Untersuchungen zur Verfügung. Diese und andere unterwasserakustische Messungen können nur in dieser Einrichtung durchgeführt werden. Für diesen Einsatz wird der Roboter kopfüber eingebaut. Symétrie hat eine besondere kundenspezifische Lösung: ein Hexapod, der unter drucklosen Bedingungen betrieben werden kann wurde für das Maritime Research Institute Netherlands gebaut. In einem Becken von 240 m Länge ermöglicht er Tests, die Rückschlüsse auf die Stabilität von Unterwasserschiffen sowie auf den Einfluss der Kavitation auf Schiffsschrauben erlauben.
Kavitation bewirkt, dass Druckimpulse auf den Rumpf des Schiffs ausgeübt werden. Die führt zu höchst unerwünschten Vibrationen im Bereich des hinteren Schiffskörpers und kann Schäden an der Oberfläche der Schiffspropeller verursachen. Aufgrund des herrschenden Unterdrucks können diese Tests nun auch an Schiffsmodellen ausgeführt werden, die sehr viel kleiner als die Originale sind. Die Ergebnisse sind dank des Unterdrucks dennoch übertragbar. Dazu ist die Aufrechterhaltung eines Absolutdrucks von 2500 Pa für die Prüfung im Becken erforderlich. Zum Vergleich: Der mittlere Luftdruck der Atmosphäre beträgt 100 000 Pa.
Ein Lasertracker ist das ideale Messsystem zur Messung von Roboterpositionen im Raum. Seine uneingeschränkte Portabilität ermöglicht die Aufstellung in unmittelbarer Nähe zum Messobjekt, ohne dass dieses transportiert werden muss – ein unschlagbarer Vorteil gegenüber stationären Messmaschinen. Seine Kompaktheit erlaubt einen Transport im Auto, so dass auch bei Kunden vor Ort gemessen werden kann.
Ein kugelförmiges Prisma (SMR – Surface Mounted Reflector) ist das einzige Equipment was man benötigt, um Strukturen oder Geometrien zu messen. Die von Symétrie eingesetzten Lasertracker von Automated Precision Inc. (API) können auch dynamische Ziele verfolgen und dabei messen – dieses „Tracken“ ist auch der Namensgeber für das Messsystem.. Zu diesem Zweck wird das Prisma in magnetische Nester gelegt und das zu messende Objekt kann sich frei bewegen, während es vom Laserstrahl verfolgt und seine Position gemessen wird.
Zum Aufbau wird in der Regel ein Stativ benötigt, allerdings lassen sich Lasertracker auch direkt auf oder in unmittelbarer Umgebung von dem zu messenden Objekt aufbauen; zum Beispiel mit Hilfe eines Magnetfußes. Selbst eine Befestigung an der Decke in Kopf-über-Position ist möglich. Zum Einsatz kommen Standardsoftwarepakete etablierter Hersteller.
Kunden schätzen insbesondere die hohe Genauigkeit dieser laserbasierten Messsysteme, die durch kein anderes mobiles Messverfahren auch nur annähernd erreicht wird. Das Messvolumen liegt bei diesem Modell bei 160 m Durchmesser. Ein weiterer Vorteil ist die Zeitersparnis, die mit dem Einsatz dieser Systeme erreicht wird. Aufbau und Einrichtung erfordern nur wenige Minuten. Zur Bedienung wird nur eine Person benötigt. ■
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