Reinigungsroboter

Technische Beschreibung – Reinigungsroboter
Der Reinigungsroboter wurde als automatisiertes System für die Reinigung von Oberflächen im landwirtschaftlichen und industriellen Umfeld entwickelt. Der Roboter kombiniert eine robuste mechanische Konstruktion mit einer flexiblen SPS-Steuerung. Der Fokus des Designs liegt auf Zuverlässigkeit, Wartungsfreundlichkeit und Erweiterbarkeit mit zusätzlichen Sensoren oder Funktionen.
Der mechanische Überbau ist zu ca. 95 % fertiggestellt. Alle Motoren, Getriebe, Bewegungsachsen und Sensoren sind montiert und getestet. Dadurch erhält der Roboter eine voll funktionsfähige mechanische Struktur.
Die Softwareentwicklung liegt bei etwa 15%. Die aktuelle Software erlaubt die manuelle Steuerung fast aller Motoren, mit Ausnahme einiger Antriebe, die noch nicht integriert sind. Darüber hinaus sind Kommunikation, Parametrierung und Alarmmanagement betriebsbereit. Die bestehende Softwarearchitektur bietet ausreichend Spielraum für weitere Erweiterungen hin zu automatischen und autonomen Funktionen.
Nach Abschluss der grundlegenden Programmierphase ist es wünschenswert, eine drahtlose Fernbedienung zu implementieren. Dies vereinfacht die Bedienung und Kalibrierung und verbessert die Betriebssicherheit, insbesondere beim manuellen Bewegen oder Positionieren des Roboters in der Arbeitsumgebung.
2. Mechanische Konfiguration
Der Roboter verwendet mehrere 24-V-Gleichstrommotoren mit Inkrementalgebern für die Positionsrückmeldung. Die Steuerung der Antriebe erfolgt über eine Wago-SPS, die auch die Signale der Sensoren verarbeitet.
Hauptkomponenten: · Achsantrieb: 24V DC, 30A (600W) mit integrierter Bremse. Digitale Steuerung über Halbleiterrelais; Positionserfassung mit Näherungsschalter und Impulszähler.
· Armbewegungen (oben/unten, schwenkbar, vorne/hinten): ROK311M Motoren (24 V DC, 3,65 A, 0,22 Nm) mit Encoder-Feedback, drehzahlverstellbar.
· Reinigungslanze (oben/unten, links/rechts, drehend): ROK311M Motoren mit Geberrückmeldung, gesteuert über die SPS.
· Spulenantrieb: ROK311M Motor mit Encoder, der für die kontrollierte Ab- und Aufrollbewegung des Wasserschlauchs ausgelegt ist.
· Analoge Messungen: o 2× Ultraschallsensoren (0–10V) zur Positionserfassung im Gang o 1× Messung der Batteriespannung (0–10 V), o 1× Positionsrückmeldung des Linearantriebs (0–10 V).
Nahezu alle Motoren können über die Software zur Prüfung und Kalibrierung im manuellen Modus gesteuert werden. Die mechanische Konstruktion ist weitestgehend fertiggestellt und besteht aus Standardkomponenten, was die Wartung und Weiterentwicklung vereinfacht.
3. Steuerung und Software
Das Steuerungssystem basiert auf einer Wago-SPS in Kombination mit einem Bedienterminal. Die aktuelle Software umfasst Module für: · manuelle Steuerung fast aller Antriebe, · Lesen und Einstellen von Parametern, · Kommunikation mit dem Terminal, · Grundlegende Alarme und Statusmeldungen. Automatische Programmabläufe und Rezepturablauf sind noch nicht implementiert, aber die Softwarestruktur unterstützt diese Erweiterungen. Die bestehende Codebasis ist modular aufgebaut und bietet ausreichend Platz für die zukünftige Entwicklung von automatischen Bewegungen, Bahnwiederholungen und autonomen Reinigungsprogrammen.
Eine Funkfernbedienung ist ein logischer nächster Schritt nach der grundlegenden Programmierphase. Dies ermöglicht es dem Bediener, den Roboter ohne feste Verkabelung sicher und effizient manuell zu bewegen oder zu positionieren.
4. Aktueller Stand und Entwicklungspotenzial
Der Roboter arbeitet im manuellen Modus, wobei fast alle Bewegungsachsen über die Software gesteuert werden können. Die mechanischen Teile funktionieren wie erwartet, und die erste Software bietet eine stabile Basis für die weitere Automatisierung. Die aktuelle Konfiguration kombiniert einen ausgereiften mechanischen Aufbau mit einer erweiterbaren Steuerung, wodurch sich das System für eine Weiterentwicklung hin zu einer teil- oder vollautonomen Reinigung eignet.