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Hexapod Ein Hexa griech Sechs Pod von πούς ποδός poús podós griech Fuß ist eine räumliche Bewegungs Maschine mit sechs A

Hexapod

Ein Hexapod (Hexa griech.: Sechs, Pod von πούς, ποδός (poús, podós) griech.: Fuß) ist eine räumliche Bewegungs-Maschine mit sechs Antriebselementen.

Typische Konfiguration eines Hexapods als Plattform, welche über Kreuzgelenke mit sechs Linearantrieben verbunden ist
Hexapod auf einer Ausstellung
Triglide (Animation)

Ausgestaltung Bearbeiten

Ein Hexapod ist eine spezielle Form einer Parallelkinematikmaschine, die über sechs Beine veränderlicher Länge verfügt. Die typische Konstruktion des Hexapods ermöglicht eine Beweglichkeit in allen sechs Freiheitsgraden (drei translatorische sowie drei rotatorische). Durch die parallele Anordnung der Antriebe besitzen Hexapode verglichen mit seriellen Robotern ein besseres Verhältnis von Nutzlast zu Eigengewicht.

Geschichte Bearbeiten

Bis vor wenigen Jahren herrschte die Meinung, das Konzept des Hexapods sei zuerst von D. Stewart im Jahr 1965 vorgestellt worden. Daher rührt auch die verbreitete Bezeichnung Stewart-Plattform. Eine andere Veröffentlichung zum Thema ist jedoch wesentlich älter und stammt von Eric Gough, weshalb der Hexapod inzwischen auch als Stewart/Gough-Plattform bezeichnet wird. Eric Gough soll den ersten Hexapoden bereits in den 1950er Jahren gebaut haben. Ein weiterer Name im Zusammenhang mit der Entwicklung des Hexapoden ist Klaus Cappel, der im Jahr 1962 seinen ersten Hexapoden baute.

Einsatz Bearbeiten

In verschiedenen Konfigurationen kommen Hexapode regelmäßig für besondere Zwecke zum Einsatz:

Besonders bei Bewegungssimulationen ist die hohe Dynamik und die einfache Statik von Hexapoden eine ideale Konstruktion.

Anwendungsforschung Bearbeiten

Wegen der besonderen Kinematik (Parallelkinematik) ist das Konstruktionsprinzip von Hexapoden grundsätzlich sehr interessant für den Einsatz bei Robotern, bzw. speziellen Industrierobotern und Werkzeugmaschinen. Solche Systeme gibt es von vielen Herstellern und in der Grundlagenforschung seit über 20 Jahren. Bis heute findet aber kein nennenswerter Einsatz in der Produktion statt, die traditionell von Maschinen mit serieller Kinematik dominiert wird. Als spezielle Vor- und Nachteile sind abzuwägen:

Vor- und Nachteile des Hexapod als Roboter, Plattform oder Werkzeugmaschine
Vorteile:
Hohe Dynamik und geringe bewegte Massen. Daraus folgen hohe Beschleunigungen und Endgeschwindigkeiten (Eilgang) und eine entsprechend schnellere Werkstückbearbeitung bzw. -Manipulation.
Positioniergenauigkeit ist bei einer Parallelkinematik grundsätzlich besser, da sich Positionsfehler der Achsen nicht – wie bei einer seriellen Kinematik – aufsummieren und die Steifigkeit höher ist.
Hohe Beweglichkeit. Der Freiheitsgrad des Werkzeugs bzw. der Werkzeugaufnahme erreicht fast kugelförmig 5-Seiten.
Nachteile:
Durch die räumliche Aufspannung der Hexapodenkonstruktion ergibt ein Einsatz bei Robotern, im Vergleich zur häufigsten Bauform als vielgelenkiger, einzelner Arm (z. B. KUKA Roboter), eine sehr eingeschränkte Beweglichkeit zwischen und besonders auch in anderen Maschinen (z. B. Entnahme eines Schmiedewerkstücks aus einer Presse). Aus dem gleichen Grund benötigt eine Hexapodenkonstruktion bei Werkzeugmaschinen einen im Vergleich erheblich größere Aufstellfläche.
Höherer Steuerungsaufwand (Software & Hardware) durch die komplexere Kinematik (6 immer gleichzeitig aktive Vorschubbaugruppen).

Siehe auch Bearbeiten

Weblinks Bearbeiten

Commons: Hexapods – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Literatur Bearbeiten

  • V. E. Gough, S. G. Whitehall: Universal Tyre Test Machine. In: G. Eley (Hrsg.): Ninth international automobile technical congress, 1962. Proceeding. International Federation of Automobile Engineers’ and Technicians’ Associations. Institution of Mechanical Engineers, London 1962, S. 117–137, iri.upc.edu (PDF; 3,3 MB)
  • Jean-Pierre Merlet: Parallel Robots. Kluwer Academic Publishers, Boston MA 2000, ISBN 0-7923-6308-6 (Solid Mechanics and its Applications 74).
  • D. Stewart: A Platform with Six Degrees of Freedom. In: Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers. Vol 180, Pt 1, No 15 1965/66, S. 371–386, iri.upc.edu (PDF; 5 MB)
  • Uwe Heisel, Hartmut Weule: Fertigungsmaschinen mit Parallelkinematiken. Shaker Verlag, 2008, ISBN 978-3-8322-7203-6
  • Reimund Neugebauer: Parallelkinematische Maschinen: Entwurf, Konstruktion, Anwendung. Springer, Berlin 2005, ISBN 978-3-540-20991-1.

Weblinks Bearbeiten

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. Ilian Bonev: (Memento vom 23. September 2007 im Internet Archive) 24. Januar 2003
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Veröffentlichungsdatum:
Ein Hexapod Hexa griech Sechs Pod von poys podos pous podos griech Fuss ist eine raumliche Bewegungs Maschine mit sechs Antriebselementen Typische Konfiguration eines Hexapods als Plattform welche uber Kreuzgelenke mit sechs Linearantrieben verbunden ist source source source source source source source source Hexapod auf einer AusstellungTriglide Animation Inhaltsverzeichnis 1 Ausgestaltung 2 Geschichte 3 Einsatz 4 Anwendungsforschung 5 Siehe auch 6 Weblinks 7 Literatur 8 Weblinks 9 EinzelnachweiseAusgestaltung BearbeitenEin Hexapod ist eine spezielle Form einer Parallelkinematikmaschine die uber sechs Beine veranderlicher Lange verfugt Die typische Konstruktion des Hexapods ermoglicht eine Beweglichkeit in allen sechs Freiheitsgraden drei translatorische sowie drei rotatorische Durch die parallele Anordnung der Antriebe besitzen Hexapode verglichen mit seriellen Robotern ein besseres Verhaltnis von Nutzlast zu Eigengewicht Geschichte BearbeitenBis vor wenigen Jahren herrschte die Meinung das Konzept des Hexapods sei zuerst von D Stewart im Jahr 1965 vorgestellt worden Daher ruhrt auch die verbreitete Bezeichnung Stewart Plattform Eine andere Veroffentlichung zum Thema ist jedoch wesentlich alter und stammt von Eric Gough weshalb der Hexapod inzwischen auch als Stewart Gough Plattform bezeichnet wird Eric Gough soll den ersten Hexapoden bereits in den 1950er Jahren gebaut haben Ein weiterer Name im Zusammenhang mit der Entwicklung des Hexapoden ist Klaus Cappel der im Jahr 1962 seinen ersten Hexapoden baute 1 Einsatz BearbeitenIn verschiedenen Konfigurationen kommen Hexapode regelmassig fur besondere Zwecke zum Einsatz Aktuatorischer Antrieb von Fahr und Flugsimulatoren Montierung von Teleskopen siehe Hexapod Teleskop in der Robotik in der Medizintechnik z B als Bestrahlungstisch bei der Tumorbehandlung oder in der Sprunggelenkchirurgie das Taylor Spatial Frame Als Grundelement in Werkzeugmaschinen besonders beim Zerspanen komplexer Geometrien und FreiformflachenBesonders bei Bewegungssimulationen ist die hohe Dynamik und die einfache Statik von Hexapoden eine ideale Konstruktion nbsp Zwei Hexapods nbsp Hexapod raytraced nbsp Flugsimulator auf einem Hexapod source source source source source source Das Ampelmann system verwendet ein Hexapod fur eine Gangway um den Seegang auszugleichen Dies erleichtert den Zugang zu Offshorebauwerken nbsp AMiBA Radioteleskop nbsp Aktiver Teil des NASA Docking Systems nbsp Taylor Spatial Frame nbsp Bewegungssimulator fur AutorennenAnwendungsforschung BearbeitenWegen der besonderen Kinematik Parallelkinematik ist das Konstruktionsprinzip von Hexapoden grundsatzlich sehr interessant fur den Einsatz bei Robotern bzw speziellen Industrierobotern und Werkzeugmaschinen Solche Systeme gibt es von vielen Herstellern und in der Grundlagenforschung seit uber 20 Jahren Bis heute findet aber kein nennenswerter Einsatz in der Produktion statt die traditionell von Maschinen mit serieller Kinematik dominiert wird Als spezielle Vor und Nachteile sind abzuwagen Vor und Nachteile des Hexapod als Roboter Plattform oder Werkzeugmaschine Vorteile Hohe Dynamik und geringe bewegte Massen Daraus folgen hohe Beschleunigungen und Endgeschwindigkeiten Eilgang und eine entsprechend schnellere Werkstuckbearbeitung bzw Manipulation Positioniergenauigkeit ist bei einer Parallelkinematik grundsatzlich besser da sich Positionsfehler der Achsen nicht wie bei einer seriellen Kinematik aufsummieren und die Steifigkeit hoher ist Hohe Beweglichkeit Der Freiheitsgrad des Werkzeugs bzw der Werkzeugaufnahme erreicht fast kugelformig 5 Seiten Nachteile Durch die raumliche Aufspannung der Hexapodenkonstruktion ergibt ein Einsatz bei Robotern im Vergleich zur haufigsten Bauform als vielgelenkiger einzelner Arm z B KUKA Roboter eine sehr eingeschrankte Beweglichkeit zwischen und besonders auch in anderen Maschinen z B Entnahme eines Schmiedewerkstucks aus einer Presse Aus dem gleichen Grund benotigt eine Hexapodenkonstruktion bei Werkzeugmaschinen einen im Vergleich erheblich grossere Aufstellflache Hoherer Steuerungsaufwand Software amp Hardware durch die komplexere Kinematik 6 immer gleichzeitig aktive Vorschubbaugruppen Siehe auch BearbeitenDelta RoboterWeblinks Bearbeiten nbsp Commons Hexapods Sammlung von Bildern Videos und AudiodateienLiteratur BearbeitenV E Gough S G Whitehall Universal Tyre Test Machine In G Eley Hrsg Ninth international automobile technical congress 1962 Proceeding International Federation of Automobile Engineers and Technicians Associations Institution of Mechanical Engineers London 1962 S 117 137 iri upc edu PDF 3 3 MB Jean Pierre Merlet Parallel Robots Kluwer Academic Publishers Boston MA 2000 ISBN 0 7923 6308 6 Solid Mechanics and its Applications 74 D Stewart A Platform with Six Degrees of Freedom In Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers Vol 180 Pt 1 No 15 1965 66 S 371 386 iri upc edu PDF 5 MB Uwe Heisel Hartmut Weule Fertigungsmaschinen mit Parallelkinematiken Shaker Verlag 2008 ISBN 978 3 8322 7203 6 Reimund Neugebauer Parallelkinematische Maschinen Entwurf Konstruktion Anwendung Springer Berlin 2005 ISBN 978 3 540 20991 1 Weblinks BearbeitenEigenbau Hexapod MPG Video 2 03 MB Umfangreiche Ubersicht zu den verschiedenen Varianten der Parallelkinematiken Freies Hexapod Projekt Memento vom 28 Juli 2014 im Internet Archive beim Laboratory for Micro Enterprise Hexapod fur micropositioning von SYMETRIE Frankreich Universitat Kairo Freie Software CNC fur Hexapoden inklusive Kalibrierung Lizenz GPL Abhandlung zum Hexapod Universitat Kairo Pneumatik basierte Stewart Platform Memento vom 23 Juli 2011 im Internet Archive PDF 8 28 MB DiplomarbeitEinzelnachweise Bearbeiten Ilian Bonev The True Origins of Parallel Robots Memento vom 23 September 2007 im Internet Archive 24 Januar 2003 Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Hexapod amp oldid 235769301