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Robotersysteme für den Wohnungsbau - Beitrag zur Automatisierung des Mauerwerksbaus und der Elektroinstallation auf Baustellen

Andres, J.

Abstract

Die vorliegende Arbeit gibt mit der Zielsetzung der Humanisierung und Rationalisierung Lösungen zur Automatisierung von Bauverfahren im Wohnungsbau. Grundlage zur Analyse der Handhabungsaufgaben bildete zunächst die Bewertung der Automatisierungseignung von Einzelprozessen der Gewerke mit dem Ziel einer größtmöglichen Reduktion manueller Tätigkeitsanteile. Die Schwerpunkte der Ergebnisse lagen auf der Ausarbeitung kinematischer Konzepte für die Bewegungsautomaten sowie auf der Gestaltung von Effektoren und Peripheriegeräten zum Versetzen und Fügen von Steinen im Mauerwerksbau sowie zur Herstellung von Schlitzen und Aussparungen in Mauerwerk als vorbereitende Tätigkeit der Elektroinstallation. Resultate der kinematischen Betrachtungen führten zu einer fünfachsigen Gesamtstruktur für den Mauerwerksbau, ähnlich einem Vertikalknickarmroboter. Für den Innenausbauroboter führten sie zu einer kartesischen Auslegerkinematik mit aufgeteiltem Vertikalhub, wobei sich für das Fertigungsverfahren die Hinterschneidung des Schlitzkerns mit Hilfe des Trennschleifens als vorteilhafteste Lösung herausstellte. In einem weiteren Entwicklungsschwerpunkt wurden die Strategien zur Programmgenerierung mit den Teilbereichen Bahnplanung und Koordinatenberechnung für die einzelnen Bewegungssequenzen konzipiert. Durch die Komplexität der Aufgabenstellungen war dabei eine größtmögliche Unterstützung des Bedieners, respektive des Baufacharbeiters, durch die Programmierverfahren zu gewährleisten. Die Bewegungssequenzen und die Anfahrwerte werden automatisiert berechnet. Der Mauerroboter wurde als Prototyp realisiert; bisherige Versuche haben dabei den Entwicklungsansatz bestätigt. Für den Innenausbauroboter wurde ein konstruktiv ausgearbeitetes Feinkonzept des kinematischen Aufbaus vorgelegt. Prototypisch umgesetzt wurde der Effektor zur Schlitzbearbeitung sowie das Programmiersystem zur Elektroinstallationsplanung. Beide Komponenten sind bisher in einem Laborversuchsstand mit Hilfe eines konventionellen Industrieroboters implementiert.