Einstieg
Gestern hat es noch geklappt
Gestern hat dieses Programm den Würfel sauber gegriffen. Heute liegt er auf einem Klotz, von oben gesehen an genau derselben Stelle. Der Dobot hat keine Kamera.
Fahre zu (250x | −80y | 25z)Sauger anVon oben stimmt alles. Warum geht es heute schief?
- x nach vorn
- y zur Seite, minus = rechts
- z Höhe
Die Höhe z passt nicht mehr. x und y stimmen noch, aber der Würfel liegt 40 mm höher: Richtig wäre z = 65.
Ein Hochregallager adressiert jedes Fach genauso: Gang, Spalte, Ebene. Wie kommen die Gelenke an so einen Punkt?
Station 1 · Achsen
Vier Achsen bewegen den Dobot
Auftrag: Bewegt die Regler. Welches Gelenk dreht den ganzen Arm? Was macht das Werkzeug, wenn ihr den Arm senkt?
Stopp! Der Greifer würde in den Tisch fahren. Der Roboter weiß nicht, wo der Tisch ist: Darauf müsst ihr beim Programmieren achten.
So funktioniert esStangen im Arm halten den Werkzeughalter immer waagerecht. Darum hängt der Greifer senkrecht. J4 dreht ihn um die senkrechte Achse.
Bewegt J2 und J3. Das Werkzeug …
Es bleibt senkrecht. Der Dobot arbeitet deshalb nur von oben. Reicht das für eine Fabrik?
Station 2 · In der Fabrik
Warum hat ein Schweißroboter sechs Achsen?
Auftrag: Vergleicht mit dem Dobot. Was kann dieser Roboter, was der Dobot nicht kann?
Zum Vergleich: Der Dobot hat 4 Achsen, sein Greifer hängt immer senkrecht.
Wozu dienen die Achsen 4, 5 und 6?
Für die Lage des Werkzeugs: A4 bis A6 kippen und drehen den Brenner. Eine Naht in der Ecke schweißt man schräg, nicht von oben.
Wie viel ein Roboter hebt, hängt nicht an der Zahl der Achsen, sondern an Motoren und Bauweise.
Station 3 · Werkzeuge
Kleine Werkzeuge, große Geschwister
Auftrag: Vermutet, welche Arbeit ein ähnliches Werkzeug in der Fabrik erledigt. Dann aufdecken.
Sauggreifer
Unterdruck hält glatte Teile fest: Würfel, Plättchen.
Vakuumgreifer heben Glasscheiben, Bleche und Pakete, oft mit vielen Saugern nebeneinander.
Greifer
Zwei Backen klemmen ein Teil ein. Beim Dobot mit Druckluft.
Greifer legen Rohteile in Maschinen ein und nehmen fertige Teile heraus. Ihre Backen sind passend zum Teil geformt.
Stifthalter
Der Stift fährt eine Linie ab: Der Dobot zeichnet und schreibt.
Eine Bahn abfahren: So tragen Roboter Klebstoff am Rand einer Autoscheibe auf oder schweißen eine Naht.
Station 4 · Programmieren
Zwei Wege zum Programm
Auftrag: Lest beide Wege. Entscheidet dann, welcher Weg zur Aufgabe rechts passt.
1 · Vormachen (Teach-in)
- Knopf mit dem Schloss gedrückt halten: Der Arm wird beweglich.
- Arm zum Ziel führen, Punkt speichern.
- Abspielen: Der Dobot fährt die Punkte nacheinander an.
2 · Zahlen eingeben
Fahre zu (200|−50|10)über dem Papier
Fahre zu (200|−50| 0)Stift aufsetzen
Fahre zu (200| 50| 0)Strich ziehen
Fahre zu (200| 50|10)Stift abheben
(x|y|z) in Millimetern, z = 0 ist hier das Papier. Vereinfachte Befehle: In DobotBlock sind es Blöcke, in Python Text.
Zehn Würfel, je 30 mm Abstand: Welcher Weg ist besser?
Zahlen eingeben: x wird jedes Mal um 30 größer. Von Hand trefft ihr die Stellen nur ungefähr.
Vormachen lohnt sich bei verwinkelten Wegen.
Station 5 · Koordinaten
Ein Turm aus drei Würfeln
✎ Zettel und Stift · jede und jeder für sich4 Minuten
Jeder Würfel ist 25 mm hoch. Der Sauger packt einen Würfel immer an seiner Oberseite. z = 0 ist die Tischplatte.
Ihr stapelt drei Würfel übereinander. Auf welcher Höhe z muss der Sauger Würfel 1, 2 und 3 jeweils loslassen?
Für Schnelle: Würfel 2 hängt am Sauger und muss über Würfel 1 hinweg. Wie hoch muss der Sauger dabei mindestens fahren?
Lösung: Würfel 1: z = 25 mm, seine Oberseite. Würfel 2: 25 + 25 = 50 mm. Würfel 3: 50 + 25 = 75 mm. Falsch wäre 0, 25, 50: Das sind die Unterseiten.
Für Schnelle: Würfel 1 ragt bis 25 mm, Würfel 2 hängt 25 mm unter dem Sauger. Also höher als 50 mm, mit Sicherheitsabstand etwa 70 mm.
Station 6 · Bewegungsarten
Gerade, im Bogen oder darüber?
Auftrag: Der Würfel soll von A nach B, dazwischen steht ein Turm. Erst vermuten, dann abspielen.
Welche Bewegung stößt an den Turm?
Nur MOVL fährt mitten durch den Turm. MOVJ fährt hier im Bogen vorbei, weil der Turm gerade so steht. Den Weg vorherzusagen ist schwer. JUMP hebt zuerst an.
In der Fabrik heißen sie zum Beispiel PTP und LIN. Neue Bahnen testet man im Einrichtbetrieb, mit höchstens 250 mm/s.
Station 7 · Ausprobieren
Ein Roboter mit geschlossenen Augen
✋ Ausprobieren · im Raum10 Minuten
- Material
- Becher oder Radiergummi, ein Blatt Papier als Ablage, Kreppband für den Standplatz
- Rollen
- Roboter: die Lehrkraft oder eine Freiwillige oder ein Freiwilliger. Die Klasse programmiert und beobachtet.
- Vormachen: Der Roboter steht auf dem Kreppband und bewegt die Füße nicht. Langsam greift er den Becher und stellt ihn auf das Blatt. Bei jedem Halt ruft die Klasse „Punkt speichern!“.
- Abspielen: Becher zurück an seinen Platz. Der Roboter wiederholt alles mit geschlossenen Augen.
- Vermutet: Was passiert, wenn jemand den Becher eine Handbreit verschiebt? Dann noch einmal abspielen.
Auswertung: Was braucht ein Roboter, damit er den verschobenen Becher trotzdem greift?
Zwei Wege, beide gibt es in jeder Fabrik:
1. Das Teil liegt immer genau gleich: Anschläge und Halter, im Labor zum Beispiel auf der Lochplatte.
2. Ein Sensor misst, wo das Teil liegt: Kamera, Lichtschranke, Farbsensor.
Ohne beides greift der Roboter ins Leere. Er fährt nur Zahlen ab.
Station 8 · Sensoren
Die Sortieranlage: Sensor, Steuerung, Aktor
Auftrag: Tippt jedes Bauteil an, bis es passt. Ist es Sensor, Steuerung oder Aktor? Dann auflösen und den Ablauf abspielen.
Sensor: meldet etwasSteuerung: entscheidet nach dem ProgrammAktor: bewegt etwas
Sensoren melden, was los ist: Lichtschranke, Farbsensor. Die Steuerung entscheidet nach dem Programm. Aktoren bewegen etwas: Motor, Roboterarm. So arbeiten auch Sortieranlagen in Paketzentren und beim Recycling.
Station 9 · In der Fabrik
Der Dobot und ein Industrieroboter
Auftrag: Schätzt zuerst. Dann auflösen und die Zahlen vergleichen.
| Dobot Magician | KUKA KR 210 R2700-2 | |
|---|---|---|
| Achsen | 4 | 6 |
| Traglast | 0,5 kg | 210 kg · 420-mal so viel |
| Reichweite | 320 mm | 2.701 mm · gut 8-mal so weit |
| Genauigkeit* | ± 0,2 mm | ± 0,05 mm · 4-mal genauer |
| Gewicht | 3,4 kg | rund 1.077 kg |
Der große Industrieroboter in der Zeichnung arbeitet zum Beispiel in Autofabriken. Wie viel darf er tragen?
210 kg, etwa so viel wie drei Erwachsene. Der Name verrät es: KUKA KR 210 R2700-2 heißt 210 kg Traglast, rund 2.700 mm Reichweite. Links der Vergleich.
* Wiederholgenauigkeit: So weit liegt der Roboter höchstens daneben, wenn er denselben Punkt immer wieder anfährt. Ein Blatt Papier ist etwa 0,1 mm dick.
Station 10 · Sicherheit
Hinter dem Zaun oder Hand in Hand?
Auftrag: Entscheidet bei jeder Arbeit: Schutzzaun oder Cobot? Begründet mit Gewicht und Tempo.
Tür auf oder Lichtvorhang unterbrochen: Der Roboter stoppt.
Kraftsensoren merken eine Berührung: Der Cobot hält an.
a) Ein großer Roboter schweißt in hohem Tempo Karosserieteile.
b) Ein kleiner Roboter hält ein Gehäuse, eine Monteurin verschraubt es.
c) Ein Roboter, über eine Tonne schwer, hebt Motorblöcke in eine Maschine.
Groß, schnell, schwer: Zaun. Klein, langsam, leicht: Cobot. Mensch und Roboter arbeiten dann zusammen: Mensch-Roboter-Kollaboration. Auch ein Cobot ist nicht von allein sicher, ein spitzes Werkzeug kann verletzen.
Und der Dobot? Klein und leicht. Trotzdem: Hände weg, solange er fährt.
Station 11 · Gesellschaft
Roboter in der Welt
Auftrag: Schätzt zuerst. Ordnet dann den Dobot in die Geschichte ein.
Wie viele Industrieroboter kommen in Deutschland auf 10.000 Beschäftigte in der Industrie?
449. Damit liegt Deutschland weltweit auf Platz 3.
Stand: IFR World Robotics 2025, Zahlen für 2024
- 1961Der erste Unimate arbeitet bei General Motors in den USA. Er nimmt Teile aus einer Druckgussmaschine.
- 1973KUKA in Augsburg baut FAMULUS: der erste Industrieroboter mit sechs Achsen, die Elektromotoren antreiben.
- 2008Universal Robots bringt den UR5 auf den Markt, einen der ersten Cobots.
- 2020VW bestellt über 800 Roboter, um das Werk in Emden auf Elektroautos umzustellen.
- 2024Weltweit kommen 542.000 neue Industrieroboter dazu, mehr als die Hälfte davon in China.
- heuteIhr programmiert den Dobot. Roboter bauen, programmieren und warten zum Beispiel Mechatronikerinnen und Mechatroniker.
Abschluss
Check
Auftrag: Entscheidet euch zuerst, dann auflösen.
Der Dobot wurde per Teach-in programmiert. Dann rutscht der Würfel 2 cm zur Seite. Was passiert beim Abspielen?
Ohne Sensor fährt er die gespeicherten Zahlen ab und greift ins Leere.
Welches Bauteil ist ein Sensor?
Die Lichtschranke meldet, dass etwas da ist. Motor und Sauggreifer mit seiner Pumpe bewegen oder halten etwas: Sie sind Aktoren.
Warum arbeitet ein großer Schweißroboter hinter einem Zaun?
Der Zaun hält Menschen aus dem Gefahrenbereich. Öffnet jemand die Tür, stoppt der Roboter.