Ein Robotermanipulator ist ein roboterarmähnlicher Mechanismus, der dazu dient, Materialien, Werkzeuge und Teile ohne direkten menschlichen Kontakt zu manipulieren oder zu bewegen. Die meisten Robotermanipulatoren sind leichte Geräte, die es Menschen ermöglichen, mit Objekten in einer Umgebung in absoluter Sicherheit zu interagieren. Manchmal kann ein Material gefährlich oder radioaktiv sein oder sich einfach an einem unzugänglichen Ort befinden. Robotermanipulatoren ähneln Roboterarmen und bestehen aus mehreren Segmenten. Sie werden in industriellen Anwendungen eingesetzt, um Aufgaben wie Montage, Schweißen, Oberflächenveredelung und Bohren effektiv auszuführen.
Die segmentierten Arme können Gegenstände unter menschlicher Kontrolle greifen und verschieben. Jeder kommerzielle Robotermanipulator besteht aus zwei diskreten Elementen – der Steuerung und dem Manipulatorarm. Die meisten dieser Arme haben sechs Freiheitsgrade und einen proprietären Controller. Die Arme unterscheiden sich in der Art und Weise, wie die verschiedenen Komponenten angeordnet sind, um eine bestimmte Leistung zu erbringen. Die Leistung des Manipulators wird anhand von Merkmalen wie Präzision, Nutzlastgewicht und Geschwindigkeit gemessen. Reichweite und Geschicklichkeit werden auch gemessen, wenn Entscheidungen über die Leistung eines Robotermanipulators getroffen werden.
Die Reichweite ist ein Maß dafür, wie weit der Manipulator den Arbeitsbereich abdeckt. Die Geschicklichkeit ist eine Eigenschaft der Winkelverschiebung der Gelenke im Arm. Das Nutzlastgewicht wird vom Hersteller angegeben und berücksichtigt auch die Nutzlastkapazität bei unterschiedlichen Reichweiten- und Geschwindigkeitsverhältnissen. Die Fähigkeit des Arms, die Bewegung oder Wiederholbarkeit zu wiederholen, wird gemessen, um eine genaue Vorstellung von der Präzision des Arms zu erhalten. Simulationen und Bewegungstestverfahren werden verwendet, um Leistungsparameter für verschiedene Anwendungen zu überprüfen.
Verschiedene Verbindungs- und Gelenkkombinationen führen zu verschiedenen Manipulatoren. Die starren Teile, die Gelenke verbinden, werden Verbindungen genannt. Die Gelenke ermöglichen die Bewegung der Glieder, und sie können entweder linear oder rotierend sein. Lineare mechanische Gelenke erlauben nur eine drehungsfreie Bewegung zwischen benachbarten Gliedern. Drehgelenke ermöglichen jedoch eine Drehung der Verbindungsglieder.
Zum Beispiel wird der zylindrische Robotermanipulator mit Lineargelenken hergestellt, die mit einem Basisdrehgelenk verbunden sind. Ein kartesischer Roboter oder die Gantry-Konfiguration besteht aus linearen Gelenken im Arm. Eine polare Konfiguration besteht aus einer Kombination von Linear- und Drehgelenken. Ein Knickarmroboter-Manipulator hingegen weist einen Arm auf, dessen Glieder über Drehgelenke verbunden sind.
Grundsätzlich kann man sich den Manipulator als Handgelenk vorstellen, das mit einem Arm und einem Körper verbunden ist. Das Handgelenk hat einige kompakte Gelenke und dient der Ausrichtung der Teile. Der Arm und der Körper werden verwendet, um die Werkzeuge oder Teile innerhalb des Arbeitsraums zu manipulieren. Letztere können auf unterschiedliche Arten von Anwendungen angepasst werden.
Viele Manipulatorarme können auf fast jeder Oberfläche befestigt werden. Einige Manipulatoren sind so weit fortgeschritten, dass die Handgelenke greifende mechanische Finger enthalten. Dadurch kann der Robotermanipulator ein so empfindliches Objekt wie ein Ei aufnehmen. Einige Manipulatoren werden auch mit fortschrittlicher Software geliefert, mit der sie mit einem Computer gesteuert oder mühelos in andere Systeme integriert werden können.