Katana 450 - Bachofen AG

Katana 450
Benutzerhandbuch
Neuronics AG, Technoparkstrasse 1, CH-8005 Zürich
Tel: +41 44 445 16 40, Fax: +41 44 445 16 44
c○ Neuronics AG, 2001-2008. All rights reserved
Document Nr: 233493
Version 2.0.4
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info@neuronics.ch

Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung 1
2 Herstellerhinweise 2
2.1 Warnhinweise und Symbole . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
2.2 Markenzeichen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
2.3 Zertifizierungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
2.4 Versionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
2.5 Kundendienst . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
2.6 Restrisiken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2.7 Haftung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2.8 Garantie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
3 Sicherheit 4
3.1 Grundlegende Sicherheitshinweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
3.2 Zehn Tipps für ein erfolgreiches Arbeiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
4 Lagerung und Versand 6
4.1 Reinigung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
4.2 Lagerung und Schutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
4.3 Verpackung und Transport des Katana . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
4.4 Entsorgung Verpackungsmaterial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
5 Hardware 7
5.1 Katana Roboter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
5.1.1 Katana 450: Typen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
5.1.2 Verfahrwinkel der Gelenke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
5.2 Katana Steuerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
5.2.1 Controlbox Intern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
5.2.2 Controlbox Extern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
5.2.3 Anschlüsse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
5.2.3.1 Ethernet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
5.2.3.2 USB Device . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
5.2.3.3 USB Host . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
5.2.3.4 Digital In-/Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
5.2.3.5 Energieversorgung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
5.2.3.6 Statusanzeige . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
5.2.3.7 Hauptschalter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
5.2.3.8 Katana-Anschluss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
5.2.4 Controlboard Services . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
5.3 Nutzlast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
5.4 Zubehör . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
5.4.1 Winkelgreifer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
5.4.2 Finger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
5.4.3 Parallelgreifer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
5.4.4 Flansch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
5.4.5 Base Plate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
5.4.6 Air Set . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
5.5 Kinematik und Koordinatensysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
5.5.1 Koordinatensysteme und Definitionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Benutzerhandbuch i

Inhaltsverzeichnis
5.5.1.1 Basiskoordinatensystem (Basis-Frame) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
5.5.1.2 Werkzeugkoordinatensystem (Tool-Frame) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
5.5.1.3 Winkeldefinitionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
5.5.2 Modifizierte Denavit-Hartenberg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
5.5.2.1 Modifizierte Denavit-Hartenberg Konvention . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
5.5.2.2 Katana 6M180 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
5.5.2.3 Katana 6M90 mit Greifer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
5.5.2.4 Katana 6M90 mit Flansch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
6 Inbetriebnahme 26
6.1 Installation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
6.1.1 Montage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
6.1.1.1 Montage mit interner Controlbox . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
6.1.1.2 Montage mit externer Controlbox . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
6.1.2 Verkabelung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
6.2 Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
6.2.1 Ethernet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
6.2.2 USB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
6.2.2.1 Windows XP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
6.2.2.2 Linux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
6.2.3 IP-Konfiguration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
6.3 Möglichkeiten zur Steuerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
6.3.1 Katana4D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
6.3.2 KNI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
6.3.3 Stand-alone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
7 Wartungshinweise 33
7.1 Hardware . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
7.2 Firmware Update . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
7.2.1 Bezug neuer Firmware . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
7.2.2 Installation ab USB-Stick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
8 Support 34
8.1 Neuronics Support . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
8.2 Wichtige Informationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
9 Anhang 35
9.1 Technische Daten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
9.2 Dimensionen und Verfahrwege . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
9.2.1 6M180 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
9.2.2 6M90A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
9.2.3 6M90B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
9.3 Detailzeichnungen Zubehör . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
9.3.1 Winkelgreifer mit Finger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
9.3.2 Parallelgreifer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
9.3.3 Flansch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
Benutzerhandbuch ii

1 Einleitung
Neuronics ist der weltweit führende Anbieter von intelligenten und menschennahen Automatisierungslösungen
für die Industrie, Service Robotik, Forschung und Didaktik. Die in der Schweiz entwickelten und produzierten
intelligent & personal robots bestechen durch ihre Kompaktheit, Flexibilität, einfache Implementierung und
Handhabung, sowie eine enorm kurze Amortisationsdauer. Diese Anleitung richtet sich an alle Benutzer eines
Knickarmroboters Katana 450. Um den Katana 450 optimal auf seine Aufgabe vorzubereiten und geforderte
Arbeitsräume und -abläufe sicher und effizient abzudecken, ist der Roboter sowohl in der Konfigurationen 90 ◦
(A und B) als auch in der Konfiguration 180 ◦ erhältlich.
Benutzerhandbuch 1

2 Herstellerhinweise
2.1 Warnhinweise und Symbole
Vor Inbetriebsetzung des Roboters Katana 450 ist das Benutzerhandbuch – insbesondere die Sicherheitshinweise
in Kapitel 3 – sorgfältig zu lesen und zu beachten! Speziell hervorgehobene Hinweise innerhalb
der Anleitung müssen zwingend beachtet werden.
In dieser Anleitung wurden alle Stellen, welche die Sicherheit betreffen, mit dem Symbol in Abbildung 2.1
gekennzeichnet.
2.2 Markenzeichen
Abbildung 2.1: Warnhinweise werden im vorliegenden
Dokument mit diesem Symbol gekennzeichnet.
“NEURONICS”, “INTELLIGENT PERSONAL ROBOTICS” und “IPR BY NEURONICS” sind eingetragene Warenzeichen
der Neuronics AG, Zürich.
2.3 Zertifizierungen
Der Katana 450 trägt ein CE Kennzeichen. Die Handhabungsautomaten KATANA M5 und KATANA M6 wurden
in einer Risikoanalyse der Electrosuisse bei bestimmungsgemässer Anwendung als genügend sicher
eingestuft (Bericht Nr. Neu-040315).
2.4 Versionen
Aufgund der Bedürfnisse von verschiedenen Kundengruppen wurden in den vergangenen Jahren fünf Generationen
konsequent weiterentwickelt.
2.5 Kundendienst
Das Support-Team unterstützt, berät, programmiert und entwickelt Applikationen für die Katana-Nutzer und
ist unter folgender Telefonnummer und eMail-Adresse erreichbar:
Tel.: +41 44 445 16 31
E-Mail: support@neuronics.ch
Es ist zu beachten, dass der Support generell kostenpflichtig ist.
Benutzerhandbuch 2

Restrisiken
2.6 Restrisiken
Beim Einsatz von Handhabungsautomaten können Verletzungen auftreten, insbesondere wenn zerbrechliche,
scharfkantige oder spitze Gegenstände manipuliert werden oder wenn sich solche Gegenstände im
Arbeitsraum befinden.
Falls bauliche Veränderungen am Katana durchgeführt werden, müssen die Verletzungsrisiken neu evaluiert
werden und Massnahmen für den Schutz von Personen und Gegenständen getroffen werden. In allen Fällen,
in denen nicht vertretbare Risiken bestehen, oder durch die Benutzung eine Gefährdung von Personen nicht
ausgeschlossen werden kann, müssen ausreichende Massnahmen für die Absperrung oder Absicherung des
Arbeitsraums getroffen werden.
2.7 Haftung
Bei Versagen der Stromversorgung des Katana 450 können die Gelenke
nicht mehr gehalten werden. Dadurch können Schäden an vom Greifer gehaltenen
Objekten und an im Arbeitsbereich befindlichen Gegenständen
hervorgerufen werden. Es wird daher empfohlen, solche Schäden durch
Massnahmen wie unterbrechungsfreie Stromversorgung zu vermeiden.
Insbesondere haftet Neuronics AG, unter Vorbehalt des absichtlichen Verschweigens von Mängeln, nicht für
Mangel- und Mangelfolgeschäden, Verluste oder Kosten im Zusammenhang mit der Verwendung oder wegen
der Unmöglichkeit der Verwendung des Produktes für irgendeinen Zweck. Stillschweigende Zusicherungen
für die Verwendung oder Eignung für einen bestimmten Zweck werden ausdrücklich ausgeschlossen.
(Auszug aus den AGB)
2.8 Garantie
Neuronics garantiert, dass die gelieferten Produkte frei von Material- oder Fertigungsfehlern sind. Diese Garantie
gilt unter der Voraussetzung, dass die Produkte in Übereinstimmung mit diesem Benutzerhandbuch
richtig eingesetzt, gehandhabt und gepflegt werden. Wir empfehlen, die Produkte einmal jährlich warten zu
lassen.
Die Garantiefrist beträgt 12 Monate für Neuprodukte sowie 6 Monate für Ersatz- und Austauschteile jeweils
ab Lieferdatum. Der Garantieanspruch erlischt, wenn Servicearbeiten und Reparaturen von nicht durch Neuronics
AG zertifizierte Personen durchgeführt oder fremde Ersatzteile verwendet werden. Die beanstandeten
Geräte oder Teile davon müssen frachtfrei zurückgeschickt werden. Weitere Garantieansprüche sind ausgeschlossen.
(Auszug aus den AGB)
Benutzerhandbuch 3

3 Sicherheit
3.1 Grundlegende Sicherheitshinweise
Katana ist für sich allein betrachtet eine sichere Automatisierungskomponente und bedarf daher keiner Schutzabschrankung.
Das bedeutet aber nicht zwingend, dass die damit umgesetzte Automationslösung ungefährlich
genug ist, um keine zusätzlichen Schutzmassnahmen zu erfordern. Der Betreiber des Katana ist selbst für
die Erfüllung der anwendungsspezifischen Sicherheitsvorschriften verantwortlich. Wenn nicht von Neuronics
geprüfte Greifer benutzt oder wenn gefährliche Objekte hantiert werden, ist eine anwendungsspezifische
Risikoanalyse vorzunehmen und ausreichende Schutzmassnahmen zu ergreifen, die ein sicheres Arbeiten
garantieren. Neuronics lehnt jede Verantwortung für Unfälle und entstandene Personen- Sachschäden ab,
die sich aufgrund anwendungsspezifischer Gefahren ereignen können.
Alle Personen, die Katana anwenden, müssen die vorliegenden Sicherheitshinweise und Anwendungstipps
kennen. Darüber hinaus sind sie von den Personen, die Anwendungsprogramme erstellen oder ändern, auf
die entsprechende Anwendung hin zu schulen. Personen, die Katana programmieren und parametrisieren,
wird eine Schulung bei Neuronics oder einem Neuronics-Schulungspartner mit Nachdruck empfohlen.
Benutzerhandbuch 4

Zehn Tipps für ein erfolgreiches Arbeiten
3.2 Zehn Tipps für ein erfolgreiches Arbeiten
Die folgendend Hinweise sollen helfen, die Arbeit mit dem Katana 450 sicher und effizient zu machen:
1. Nach einer Kollisionsmeldung muss stets eine Hauptjustierung durchgeführt
werden. Falls das Programm direkt fortgesetzt wird, kann es
zu Abweichungen beim Erreiche der Zielpositionen führen. Neuronics
übernimmt keine Gewähr für richtiges Positionieren nach einer Kollision.
2. Verfahrbewegungen nach dem Teach-in und Programmieren sollten
zuerst ohne Greifer durchführt werden, damit dieser bei einer eventuellen
Fehlprogrammierung nicht beschädigt wird.
3. Die Katana-Gelenke dürfen von Hand nicht schneller als 45 ◦ pro Sekunde
bewegt werden.
4. Bei Betrieb ohne Schutzabschrankung wenn möglich den Wirkungsbereich
markieren, um Störungen durch unbeabsichtigtes Eindringen
zu vermeiden.
5. Wenn der Strom ausgeschaltet, respektive die Motoren per Software
auf OFF gesetzt werden, muss der Katana von Hand festgehalten werden.
Da die Gelenke nicht bremsengesichert sind, fällt Katana durch
die Schwerkraft in sich zusammen.
6. Für die Arbeit in der Umgebung von Handhabungsautomaten wird das
Tragen von Schutzbrillen empfohlen, um Augenverletzungen zu vermeiden.
7. Vor jeder Inbetriebnahem ist sicher zu stellen, dass der Knickarmroboter
Katana gemäss der Installationsanweisung sicher auf seiner Arbeitsfläche
befestigt ist.
8. Falls durch den Einsatz des Katana Roboters oder durch die Handhabung
von scharfkantigen oder gefährlichen Gegenständen die Gefahr
der Beschädigung von elektrischen Kabeln, Leitungen und Schalteinrichungen
besteht, müssen Massnahme zum Schutz solcher Einrichtungen
getroffen werden.
9. Um die Benutzer von Handhabungsautomaten mit den Risiken, den
notwendigen Schutzmassnahmen und Verhaltensregeln vertraut zu
machen, müssen diese regelmässig geschult werden.
10. Durch die Integration von Komponenten in eine Anwendung können
neue Risiken entstehen. Diese Risiken müssen im Rahmen des Anwendungsengineerings
bewertet und durch entsprechende Schutzmassnahmen
reduziert oder beseitigt werden. Durch bauliche
Änderungen können neue Risiken und Gefährdungspotenziale entstehen,
denen ebenfalls durch entsprechende Schutzmassnahmen begegnet
werden muss.
Benutzerhandbuch 5

4 Lagerung und Versand
4.1 Reinigung
Aus Sicherheitsgründen muss vor der Reinigung des Roboters oder des angeschlossenen Zubehörs der
Stecker des Netzkabels aus der Netzdose gezogen werden.
Der Roboter sollte mit einem weichen, leicht feuchten Tuch abgewischt werden. Bei starken Verschmutzungen
kann auch Alkohol (maximal 70%) oder ein alkoholhaltiges Reinigungsmittel verwendet werden (maximal
70% Alkohol). Es sollten keine Stoffe wie Terpentin, Verdünner oder Azeton verwendet werden. Insbesondere
dürfen diese nicht in Kontakt mit der Elektronik kommen. Pressluft darf zur Reinigung nicht verwendet werden.
Reinigungsmittel mit Schleifpartikeln können die Oberfläche beschädigen.
4.2 Lagerung und Schutz
Der Knickarmroboter und das Zubehör sollten in der geschlossenen Originalverpackung aufbewahrt werden,
um einen optimalen Schutz vor Staub und Schmutz zu gewährleisten. Die Raumtemperatur sollte zwischen
+5 ◦ C – +40 ◦ C betragen. Das Roboter sollte bei einer relativen Luftfeuchtigkeit zwischen 20% und 80%
(nichtkondensierend) aufbewahrt und betrieben werden. Die Aufbewahrung ausserhalb der Verpackung wird
grundsätzlich nicht empfohlen.
Als Alternative kann der Roboter in einer sauberen und verschliessbaren Kunststoffbox aufbewahrt werden.
Die Originalverpackung kann bei der Neuronics AG nachbestellt werden.
4.3 Verpackung und Transport des Katana
Der Handhabungsautomat sollte ausschliesslich mit der mitgelieferten Originalverpackung verschickt werden,
um einen optimalen Schutz zu gewährleisten.
Bei Verlust oder beschädigter Verpackung kann diese bei der Neuronics AG bestellt werden.
Optional kann bei der Neuronics AG ein rollbarer Aluminiumkoffer mit angepasster Schaumstoffeinlage bestellt
werden. Eine Preisauskunft kann unter der Telefonnummer +41 44 445 16 40 eingeholt werden.
4.4 Entsorgung Verpackungsmaterial
Die Schaumstoffeinlage ist eine formangepasste, mehrfach verwendbare Verpackungslösung, welche bei einem
Transport optimalen Schutz bietet. Da diese zu einem späteren Zeitpunkt wieder verwendet werden
kann, wird empfohlen sie aufzubewahren.
Bei Entsorgung des Produkts und des Verpackungsmaterial sind die örtlichen Gesetze und Verordnungen
einzuhalten.
Benutzerhandbuch 6

5 Hardware
5.1 Katana Roboter
Es stehen drei Katana-Typen zur Verfügung: 6M180, 6M90A und 6M90B. Diese unterscheiden sich durch die
Anordnung des Gelenk 6. Im Anhang (Kapitel 9.2) sind detaillierte Mass- und Verfahrwegs-Zeichnungen zu
finden. In Abschnitt 5.1.1 werden die drei Typen abgebildet.
5.1.1 Katana 450: Typen
Alle Typen des Katana 450 in Abbildung 5.1 bis 5.3 sind mit Winkelgreifern von Neuronics bestückt.
Abbildung 5.1: 6M180 Abbildung 5.2: 6M90A Abbildung 5.3: 6M90B
5.1.2 Verfahrwinkel der Gelenke
Folgende maximalen Verfahrwinkel stehen dem Benutzer für seine Handlingsaufgaben zur Verfügung.
Gelenk Winkel absolut Winkel relativ Bemerkung
Gelenk 1 339 ◦ +/− 169.5 ◦
Gelenk 2 132 ◦ +102 ◦ / −30 ◦
Gelenk 3 245 ◦ +/− 122.5 ◦
Gelenk 4 224 ◦ +/− 112 ◦
Gelenk 5 336 ◦ +/− 168 ◦
Gelenk 6 329 ◦ + 299.5 ◦ / −29.5 ◦ abhängig von der Position der Anschlagsschraube
(mit Flansch)
Bei Flanschbetrieb:
Will der Benutzer seine Greiferapplikation im Winkel versetzen, geschieht
dies durch Versetzen der Anschlagsschraube des Gelenks 6 (jeweils 90 ◦ -
Schritte). Die Aktion muss anschliessend in der Katana4D-Software zwingend
eingegeben werden, da sonst die Kinematik verfälscht ist (Details hierzu
sind im Katana4D-Manual zu finden).
Benutzerhandbuch 7

Katana Steuerung
5.2 Katana Steuerung
Für die Ansteuerung des Roboters ist eine Controlbox von Neuronics notwendig. Es gibt zwei Typen, eine
interne und eine externe Variante. Die interne Controlbox wird direkt an den Fuss des Roboters angeflanscht,
die externe kann flexibel in der Roboterumgebung platziert werden (siehe Kapitel 6.1.1).
5.2.1 Controlbox Intern
Abbildungen 5.4 und 5.5 zeigen die Anschlüsse und Bedienelemente der internen Controlbox. In den nachfolgenden
Kapiteln werden diese detaillierter beschrieben.
Abbildung 5.4: Controlbox intern: Ansicht von vorne Abbildung 5.5: Controlbox intern: Ansicht von der rechten
Seite
5.2.2 Controlbox Extern
Abbildungen 5.6 und 5.7 zeigen die Anschlüsse und Bedienelemente der externen Controlbox. In den nachfolgenden
Kapiteln werden diese detaillierter beschrieben. Bei Verwendung der externen Controlbox beträgt
die maximale Länge des Steuerkabels 10m.
Abbildung 5.6: Controlbox extern: Ansicht von vorne Abbildung 5.7: Controlbox extern: Ansicht von hinten
5.2.3 Anschlüsse
5.2.3.1 Ethernet
Zwei RJ45 Ethernet-Anschlüsse bieten volle TCP/IP Unterstützung für LAN und Web-Applikationen. Die IP-
Nummer und Netzwerk-Maske des Controlboards ist fix vorkonfiguriert, kann aber bei Bedarf geändert werden.
Bei Ansteuerung über Ethernet:
IP-Adresse: 192.168.168.232
Netzwerk-Maske: 255.255.255.0
Bei Bedarf können Feldbusse wie ProfiNET oder EtherCAT mit einem Buskoppler auf ModBus/TCP über den
Ethernet-Anschluss an die Controlbox angeschlossen werden.
Benutzerhandbuch 8

Katana Steuerung
5.2.3.2 USB Device
Der verfügbare USB Anschluss ist eine alternative Ansteuerung zum Ethernet-Anschluss. Dies ist vorallem
nützlich, wenn Sicherheitsvorschriften die Ethernet-Einbindung in ein bestehendes Firmen-Netzwerk verbieten.
Für die USB Verbindung ist ein spezieller Treiber notwending, welcher im Katana4D Installationspfad
unter “Drivers” zu finden ist.
Bei Ansteuerung über USB:
5.2.3.3 USB Host
IP-Adresse: 192.168.1.1
Netzwerk-Maske: 255.255.0.0
Zwei USB Host Anschlüsse bieten Anschlussmöglichkeiten für USB-Sticks (Firmware-Update und Standalone
Programmspeicher), für das Neuronics Control-Pad sowie für kundenspezifische Schnittstellen zur Peripherie.
5.2.3.4 Digital In-/Output
Die Controlbox bietet folgende acht digitale Ein-/Ausgänge an.
In A-D Vier digitale Eingänge
In E Soft Stop Erlaubt einen Programmstop durch ein externes Signal
In F Power Fail Signal von der USV (Unterbrechungsfreie Stromversorgung) für die Fahrt in die
Homeposition
Out A-B Zwei digitale Ausgänge
Die Pinbelegung der Ein-/Ausgänge ist abhängig von der Jumper-Einstellung des Controlboards. Standardmässig
sind die Jumper auf ’Active Low’ geschaltet (siehe Abbildung 5.10). Wenn es nötig ist, können die
Jumper neu gesetzt werden. Um sich Zugang zu verschaffen, muss vorher das Gehäuse der Controlbox
entfernt werden. Bitte diesbezüglich Kontakt mit dem Neuronics-Support aufnehmen. Abbildungen 5.8 bis
5.10 zeigen die Schemata der Ein- und Ausgänge sowie die drei möglichen Jumper-Konfigurationen.
Abbildung 5.8: Schema Digitale Eingänge
Abbildung 5.9: Schema Digitale Ausgänge
Benutzerhandbuch 9

Katana Steuerung
5.2.3.5 Energieversorgung
Abbildung 5.10: Jumper-Einstellungen
Der Anschluss für die Energieversorgung (Klinkensteckerbuchse) befindet sich vorne (interne Controlbox)
resp. hinten (externe Controlbox) und ist mit “Power +24VDC” gekennzeichnet. Bitte ausschliesslich das mitgelieferte
Neuronics-Netzteil (24V DC) verwenden.
5.2.3.6 Statusanzeige
Die eingebaute Status-LED informiert über den aktuellen Zustand der Controlbox. Nachfolgend die wichtigsten
LED-Zustände:
Leuchtet ROT • Controlbox noch nicht betriebsbit ereit (während dem Aufstarten - ca. 30 Sekunden)
• Funktionsstörung
• während dem Update-Prozess mit USB-Stick
Leuchtet GRÜN • Controlbox ist betriebsbereit
Blinkt ROT / GRÜN • Update-Prozess ist beendet
5.2.3.7 Hauptschalter
Während dem Update Prozess darf der USB-Stick NICHT entfernt werden
und die Controlbox darf NICHT ausgeschaltet werden. Das eingebaute Elektronikboard
könnte irreparabel beschädigt werden!
Der Hauptschalter befindet sich auf der rechten Seite (interne Controlbox) resp. hinten (externe Controlbox).
5.2.3.8 Katana-Anschluss
Wird der Schalter während dem Betrieb betätigt, fällt der Katana in sich zusammen!
Der Anschluss für das D-SUB-Kabel zum Katana-Roboter befindet sich auf der Rückseite der externen Controlbox.
Bitte dafür ausschliesslich das mitgelieferte Neuronics-D-SUB-Kabel verwenden. Für den Betrieb mit
der internen Controlbox ist kein Kabel nötig, da die Box direkt an den Roboterfuss angeflanscht wird.
Benutzerhandbuch 10

Katana Steuerung
5.2.4 Controlboard Services
Das Controlboard stellt folgende Services zur Verfügung
• Telnet
• FTP
• HTTP
• XML-RPC
• SOAP
• Modbus
Benutzerhandbuch 11

Nutzlast
5.3 Nutzlast
Für die Verwendung kundenspezifischer Nutzlasten am Katana Flansch müssen die zulässigen Nutzlasten
beachtet werden. Die Lage des Schwerpunkts des Anbaus am Flansch wird definiert durch den radialen
Abstand Lxy sowie dem axialen Abstand Lz (siehe Abbildung 5.11). In Abbildung 5.12 sind die Maximalwerte
aufgezeigt, die für Lxy (x-Achse), Lz (y-Achse) und das Anbaugewicht m gelten.
L xy [mm]
140
120
100
80
60
40
20
+X
+Y
+Z
Lxy
Abbildung 5.11: Nutzlast-Schwerpunkt
0
0 50 100
Lz [mm]
150 200
Abbildung 5.12: Nutzlast-Diagramm
Maximalwerte:
Lxymax 100 mm
Lzmax 150 mm
400 g
mmax
Benutzerhandbuch 12
Lz
400g
Ly
Lx

Nutzlast
Es ist sicherzustellen, dass die Werte für Lxy, Lz und m NIE überschritten
werden! Vor der Adaption und Nutzung eines Greifsystems ist dies in jedem
Fall abzuklären. Sind die Werte trotzdem höher, wird die Einsatzdauer des
Katana-Roboters verkürzt, da die Getriebe und Motoren überbelastet werden!
Benutzerhandbuch 13

Zubehör
5.4 Zubehör
5.4.1 Winkelgreifer
Der Winkelgreifer von Neuronics ist die standardmässig angebotene Greiferlösung für allgemeine Handlingsaufgaben
mit Katana. Die dazugehörenden Finger sind im Kapitel 5.4.2 beschrieben. Der Benutzer kann
jedoch auch eigens entwickelte, applikationsspezifische Greifer oder Finger verwenden. Detailliertere Mass-
Zeichnungen sind im Anhang (Kapitel 9.3.1) zu finden. In Abbildung 5.13 wird der Anbau des Winkelgreifers
an den Katana Roboter gezeigt.
Folgendes muss zwingend eingehalten werden:
• Bei Verwendung von benutzerseitig konstruierten Fingern muss deren Greifpunkt fluchtend auf der
Mittelachse des Winkelgreifers liegen (LB=0, vergleiche Abbildung 5.13), das heisst die Finger dürfen
nicht exzentrisch greifen. Durch dieses zusätzlich auftretende Drehmoment würde der Winkelgreifer in
seiner Lebensdauer herabgesetzt werden.
• Das Eigengewicht des Greifers beträgt 150 Gramm. Die maximale Last des Greifguts beträgt daher
inklusive Greiferfinger 250 Gramm. Bei Überschreiten dieses Wertes wird die Einsatzdauer des Katana
Roboters verkürzt, da die Getriebe und Motoren überbelastet werden!
• Der Schwerpunkt des Greifers inkl. Greifgut muss sich innerhalb des definierten Nutzlast-Bereichs befinden
(siehe Kapitel 5.3).
Zu beachten ist: Bei Bestellung eines Katana mit Winkelgreifer ist dieser bereits am Roboter montiert. Bei
Einzelbestellung des Winkelgreifers sind die Einzelteile 2-5 (Abbildung 5.13) im Lieferumfang enthalten.
1 2 3 4 5
Abbildung 5.13: Montage Winkelgreifer
L B
L A
1○ Katana
2○ Kupplung
3○ Senkschraube DIN965 M3x4 (4 Stk)
4○ Winkelgreifer
5○ Zylinderschraube DIN912 M3x10 (4 Stk)
Benutzerhandbuch 14

Zubehör
5.4.2 Finger
Die Neuronics Finger sind die standardmässig angebotene Greiflösung für allgemeine Handlingsaufgaben
mit Katana. Der dazugehörende Winkelgreifer ist im Kapitel 5.4.1 beschrieben.
Abbildung 5.14 zeigt den Anbau eines Fingers an den Winkelgreifer.
Bitte beachten: Bei Bestellung eines Katanas mit Greiferfinger sind diese bereits am Greiferkörper montiert.
Bei Einzelbestellung eines Fingerpaares sind die abgebildeten Einzelteile 2-4 (Abbildung 5.14) im Lieferumfang
enthalten.
1 2
Abbildung 5.14: Montage Finger
3
4
1○ Winkelgreifer
2○ Finger
3○ Federring DIN7980 Ø3.1xØ5.6x1 (je Finger 2 Stk)
4○ Zylinderschraube DIN912 M3x6 (je Finger 2 Stk)
Benutzerhandbuch 15

Zubehör
5.4.3 Parallelgreifer
Der Parallelgreifer von Neuronics ist die angebotene Greiferlösung für exakte Greifaufgaben mit Katana. Für
den Parallelgreifer muss der Benutzer eigene anwendungsspezifische Finger konstruieren. Diese können
an der Aussen- oder Innenseite der Greiferbacken montiert werden. Detailliertere Mass-Zeichnungen sind im
Anhang (Kapitel 9.3.2) zu finden. Abbildung 5.15 zeigt den Anbau des Parallelgreifers an den Katana Roboter.
Folgendes muss zwingend eingehalten werden:
• Beim Parallelgreifer kann der Greifpunkt der konstruierten Finger auch exzentrisch sein, da dieser Greifertyp
dies zulässt. Die maximalen Belastungsmomente auf die Backen betragen für MA und MB 4Nm
(vergleiche Abbildung 5.15). Folglich beträgt der maximale Exzenterwert für LB 100mm (bei Maximalmoment
des Motors).
• Das Eigengewicht des Greiferkörpers beträgt ohne Finger 150 Gramm. Die maximale Last des Greifguts
inklusive Finger beträgt daher 250 Gramm. Bei Überschreiten dieses Wertes wird die Einsatzdauer
des Katana Roboters verkürzt, da die Getriebe und Motoren überbelastet werden!
• Der Schwerpunkt des Greifers inkl. Greifgut muss sich innerhalb des definierten Nutzlast-Bereichs befinden
(siehe Kapitel 5.3).
Bitte beachten: Bei Bestellung eines Katana mit Parallelgreifer ist dieser bereits am Roboter montiert. Bei
Einzelbestellung des Parallelgreifers sind die abgebildeten Einzelteile 2-5 (Abbildung 5.14) im Lieferumfang
enthalten.
1 2 3 4 5
M B
L B
M A
Abbildung 5.15: Montage Parallelgreifer
L A
1○ Katana
2○ Kupplung
3○ Senkschraube DIN965 M3x4 (4 Stk)
4○ Parallelgreifer
5○ Zylinderschraube DIN912 M3x10 (4 Stk)
Benutzerhandbuch 16

Zubehör
5.4.4 Flansch
Wenn der Benutzer eine eigene Greiferlösung am Katana Roboter benutzen will, kann er diese an den angebotenen
Flansch von Neuronics anpassen. Dies gibt dem Katana einen zusätzlichen Freiheitsgrad durch
die Drehvorrichtung an Achse 6. Eine Zeichnung der Befestigungsmöglichkeiten am Flansch ist im Anhang
(Kapitel 9.3.3) zu finden. Abbildung 5.16 zeigt den Anbau des Flansches an den Katana Roboter.
Zwingend einzuhalten: Der Schwerpunkt des adaptierten Greifers inklusive Greifgut muss sich innerhalb des
definierten Nutzlast-Bereichs befinden und darf 400g nicht überschreiten (siehe Kapitel 5.3).
Bitte beachten: Bei Bestellung eines Katana mit Flansch ist dieser bereits am Roboter montiert. Bei Einzelbestellung
des Flansches sind die abgebildeten Einzelteile 2-3 (Abbildung 5.16) im Lieferumfang enthalten.
5.4.5 Base Plate
1 2 3 4
Abbildung 5.16: Montage Flansch
1○ Katana
2○ Anschlagschraube
3○ Flansch
4○ Zylinderschraube DIN912 M3x5 (4 Stk)
Für die Befestigung am Arbeitsplatz bietet Neuronics eine passende Base Plate an. Diese wird typischerweise
für den Betrieb mit einer externen Controlbox verwendet. Die Montage ist in Kapitel 6.1.1.2 beschrieben.
Benutzerhandbuch 17

Zubehör
5.4.6 Air Set
Für die Verwendung eines pneumatischen Greifelements bietet Neuronics ein Air Set an. Dieses führt die
Druckluft ausserhalb am Roboter nach oben. Die Druckluft wird über Schläuche und Swivel Drehfittings aussen
am Roboter geführt.
Abbildung 5.17 zeigt den Anbau des Air Sets an den Katana Roboter.
1
2
3
Abbildung 5.17: Montage Air Set
1○ Gewindestift DIN913 M4x4 (3 x 3 Stk)
2○ Katana
3○ Air Set
Benutzerhandbuch 18

Kinematik und Koordinatensysteme
5.5 Kinematik und Koordinatensysteme
5.5.1 Koordinatensysteme und Definitionen
5.5.1.1 Basiskoordinatensystem (Basis-Frame)
Der Ursprung des Basiskoordinatensystems befindet sich im Schnittpunkt der Drehachsen von Motor 1 und
2 (Mitte von Gelenk 2). Die z-Achse entspricht der Drehachse von Motor 1. Die Abbildung 5.18 zeigt den
Ursprung des Basiskoordinatensystems im Grundriss. Die x-Achse liegt genau in der Mitte des Arbeitsbereiches.
Abbildung 5.18: Basiskoordinatensystem im Grundriss
Abbildung 5.19 zeigt den Roboter mit allen Achsen im mechanischen Anschlag, der bei der Hauptjustierung
angefahren wird und das eingezeichnete Basiskoordinatensystem.
5.5.1.2 Werkzeugkoordinatensystem (Tool-Frame)
Das Werkzeugkoordinatensystem befindet sich am Werkzeug des Roboters. Die Lage wird durch den Tool
Center Point (TCP) definiert. Lage und Orientierung des Werzeugkoordinatensystems werden als translatorische
und rotatorische Transformationen vom Basiskoordinatensystem definiert. Für die Orientierung werden
Z-X-Z Euler-Winkel verwendet. Dadurch, dass sich das Werkzeugkoordinatensystem mit dem Werkzeug bewegt,
liegt es relativ zu diesem immer gleich, auch wenn seine Lage im Raum verändert wird. Das Werkzeugkoordinatensystem
ist auch ein Rechtssystem und wird durch die folgenden Vektoren xtool, ytool und ztool
aufgespannt. Die positive ztool-Achse zeigt immer in Werkzeugrichtung, weg vom Roboter. Falls ein Greifer
montiert ist, wird das Werkzeugkoordinatensystem gemäss Norm so wie in der Abbildung 5.20 eingetragen.
5.5.1.3 Winkeldefinitionen
Die Winkeldefinition in der Software Katana4D unterscheidet sich von jenen Winkeln, die bei der Kinematik
nach der modifizierten Denavit-Hartenberg-Konvention (mDH, siehe Kapitel 5.5.2) berechnet werden. In den
folgenden zwei Figuren (Abbildung 5.21) sieht man zuerst die Winkeldefinitionen vom Katana4D und danach
Benutzerhandbuch 19

Kinematik und Koordinatensysteme
Abbildung 5.19: Basiskoordinatensystem
Abbildung 5.20: Werkzeugkoordinatensystem
Benutzerhandbuch 20

Kinematik und Koordinatensysteme
a) b)
Abbildung 5.21: Winkeldefinition a) im K4D b) in der Kinematik
noch jene wie sie in der Kinematik verwendet werden. Die Winkel in der Kinematik sind nach der ’Rechten-
Hand-Regel’ definiert. Darum sind in der Abbildung auch noch die jeweiligen z-Achsen abgebildet. Die Bilder
stellen exemplarisch den Katana 6M180 dar.
Für die Umrechnung der Winkel von Katana4D- (K4D) in Kinematik-Definition (Kin) gelten die Formeln in der
folgenden Tabelle, wobei θ1 bis θ4 bei den Roboter-Typen 6M180, 6M90 mit Greifer (6M90G) und 6M90 mit
Flansch (6M90T) gleich definiert sind, θ5 und gegebenenfalls θ6 unterscheiden sich diese in der Umrechnung:
Winkel [Typ] K4D → Kin Kin → K4D
θ1
θ2
θ3
θ4
θ kin
1
θ kin
2
θ kin
3
θ kin
4
θ5[6M180] θ kin
5
θ5[6M90G] θ kin
5
θ5[6M90T ] θ kin
5
θ6[6M90T ] θ kin
6
= θk4d 1 − π θk4d 1
= θ k4d
2
θ k4d
2
= θk4d 3 − π θk4d 3
= π/2 − θ k4d
4
= 3π/2 − θ k4d
5
= π/2 − θ k4d
5
= π/2 − θ k4d
5
= π/2 − θ k4d
6
θ k4d
4
θ k4d
5
θ k4d
5
θ k4d
5
θ k4d
6
= θ kin
1
= θ kin
2
= θ kin
3
+ π
+ π
= π/2 − θ kin
4
= 3π/2 − θ kin
5
= π/2 − θ kin
5
= π/2 − θ kin
5
= π/2 − θ kin
6
Die positive Encoder-Richtung ist nochmals anders definiert. Diese ist jedoch durch den Einbau der Motoren
gegeben (siehe Abbildung 5.22). Für die Umrechnung von Encoder in Winkel (nach mDH) und umgekehrt
gelten folgende Formeln:
θ = angleOffset + rotationDirection ·
encoder = round(encoderOffset + rotationDirection ·
encoder − encoderOffset
epc
· 2π
θ − angleOffset
2π
· epc)
Durch Roboterhardware, -geometrie und -kalibration sind angleOffset (Winkel des Kalibrations-Anschlags),
rotationDirection (Vergleich der Rotationsrichtung zwischen Encoder und Winkel), encoderOffset (Encoderwert
am Kalibrations-Anschlag) und epc (Anzahl Encoder pro 360 ◦ Umdrehung) gegeben (vergleiche
Abbildung 5.22).
Benutzerhandbuch 21

Kinematik und Koordinatensysteme
5.5.2 Modifizierte Denavit-Hartenberg
Abbildung 5.22: Encoder Zählrichtung
5.5.2.1 Modifizierte Denavit-Hartenberg Konvention
Die modifizierte Denavit-Hartenberg-Konvention (mDH) ist eine Vorschrift, wie man Koordinatensysteme an
den Achsen anbringt und wie man daraus die homogenen Transformationsmatrizen bestimmt. Sie erleichtert
so vor allem die Berechnung der direkten Kinematik und ist mittlerweile eines der Standardverfahren für
serielle Roboter.
Der Vorteil besteht darin, dass die Beschreibung anhand der mDH-Transformation wesentlich einfacher wird.
Anstatt im allgemeinen Fall sechs, braucht man nur noch vier Parameter, um die Orientierung zweier Koordinatensysteme
zueinander zu beschreiben.
ai = Distanz von zi−1 zu zi entlang xi−1.
αi = Winkel zwischen der zi−1 und zi Achse gemessen um xi−1.
di = Distanz entlang zi von xi−1 zu xi.
θi = Winkel zwischen xi−1 und xi gemessen um zi.
Abbildung 5.23 zeigt die Koordinatensysteme und Parameter mit der mDH-Konvention.
Abhängig vom Typ des Gelenks ist entweder θi oder di variabel. Die anderen drei Parameter sind konstant.
Um sicher zu stellen, dass diese vier Parameter genügen, müssen folgende Regeln eingehalten werden:
Die Achse Xi−1 ist rechtwinklig zu Zi
Die Achse Xi−1 schneidet die Achse Zi
In den folgenden Abschnitten werden die mDH-Parameter für die verschiedenen Katana-Konfigurationen beschrieben.
5.5.2.2 Katana 6M180
Abbildung 5.24 zeigt die mDH Koordinatensysteme und Gelenkwinkel des Katana 6M180 in der Stellung, in
der alle Gelenkwinkel gleich null sind.
Benutzerhandbuch 22

Kinematik und Koordinatensysteme
z
Joint i-1
i-1
Link i-1
x
i-1
a
i
i-1
p
i
α
i
Joint i
z
i
d
i
x
i
Link i
θ
i
z
i+1
Joint i+1
Abbildung 5.23: Koordinatensysteme und Parameter mit der mDH-Konvention
y2=z1=z0
y1=y0
θ2
z2
x2=x1=x0
θ1
y3
θ3
a2 x3 a3
z3
Abbildung 5.24: mDH Koordinatensysteme und Winkel beim Katana 6M180
Benutzerhandbuch 23
z4
θ4
z5
a5
y4
y5
a4
x5
θ5
x4

Kinematik und Koordinatensysteme
Der Motor 6 wird auch bei der T-Variante nicht in die Kinematik mit einbezogen, da dieser mit dem gleich
ausgerichteten Motor 5 praktisch redundant wird. Dies führt in der inversen Kinematik zu unendlich vielen
Lösungen.
Gelenk θi di ai αi
1 θ1 = 0 0 0 0
2 θ2 = 0 0 0
3 θ3 = 0 0 a2
π
2
0
4
5
θ4 = 0
θ5 = 0
0
a4 + a5
a3
0
0
− π
2
Die Links haben dabei folgende Längen:
Link Länge
a2 190mm
a3 139mm
a4 147.3mm
a5 166mm
5.5.2.3 Katana 6M90 mit Greifer
Abbildung 5.25 zeigt die mDH Koordinatensysteme und Gelenkwinkel des Katana 6M90 mit Greifer in der
Stellung, in der alle Gelenkwinkel gleich null sind.
y2=z1=z0
z2
y1=y0
θ2
x2=x1=x0
θ1
y3
θ3
a2
z3
x3 a3
Abbildung 5.25: mDH Koordinatensysteme und Winkel beim Katana 6M90 mit Greifer
Gelenk θi di ai αi
1
2
3
θ1 = 0
θ2 = 0
θ3 = 0
0
0
0
0
0
a2
0
π
2
0
4
5
θ4 = 0
θ5 = 0
0
a4
a3
0
0
− π
6 0 a5 0
2
π
2
Beim Katana 6M90 mit Greifer muss darauf geachtet werden, dass man θ6 in der Kinematik nicht setzt und
auch bei der inversen Kinematik nicht berechnet, da dieser Winkel nicht variabel ist!
Benutzerhandbuch 24
z6
y6
a5
x6
z4
θ4
z5
y4
y5
x5
θ5
a4
x4

Kinematik und Koordinatensysteme
Die Links haben dabei folgende Längen:
Link Länge
a2 190mm
a3 139mm
a4 147.3mm
a5 166mm
5.5.2.4 Katana 6M90 mit Flansch
Abbildung 5.26 zeigt die mDH Koordinatensysteme und Gelenkwinkel des Katana 6M90 mit Flansch in der
Stellung, in der alle Gelenkwinkel gleich null sind.
y2=z1=z0
y1=y0
z2
θ2
x2=x1=x0
θ1
y3
θ3
a2 x3 a3
z3
Abbildung 5.26: mDH Koordinatensysteme und Winkel beim Katana 6M90 mit Flansch
Gelenk θi di ai αi
1
2
3
θ1 = 0
θ2 = 0
θ3 = 0
0
0
0
0
0
a2
0
π
2
0
4
5
θ4 = 0
θ5 = 0
0
a4
a3
0
0
− π
6 θ6 = 0 a5 0
2
Die Links haben dabei folgende Längen:
Link Länge
a2 190mm
a3 139mm
a4 147.3mm
a5 37.5mm
π
2
Benutzerhandbuch 25
z6
y6
θ6
a5
x6
z4
θ4
z5
y4
y5
x5
θ5
a4
x4

6 Inbetriebnahme
6.1 Installation
6.1.1 Montage
In diesem Kapitel wird die Montage und Verkabelung des Katana Roboters beschrieben. Bei Verwendung
einer internen Controlbox wird der Katana direkt auf diese montiert. Bei der externen Controlbox wird der
Katana auf eine Base Plate montiert, die Controlbox kann im Umfeld platziert werden. Im Downloadbereich
der Neuronics Homepage sind CAD Zeichnungen mit den Abmessungen der Montageteile verfügbar.
6.1.1.1 Montage mit interner Controlbox
Abbildung 6.1 zeigt die Montage der internen Controlbox.
(a) Montage Controlbox intern (b) Montage Katana
Abbildung 6.1: Montage Controlbox intern
Benutzerhandbuch 26

Installation
(a) Montage-Normteile für interne Controlbox
Grundplatte:
• 2 Zylinderstifte Ø6h6 (DIN 6325)
• 6 Innensechskant-Schrauben M6 (DIN 912)
• 6 Federringe Ø6.1xØ9.9x1.6 (DIN 7980)
(b) Montage-Normteile für Katana
• 2 Zylinderstifte Ø2.5h6x12 (DIN 6325)
• 9 Innensechskant-Schrauben M3x20 (DIN 912)
• 9 Federringe Ø3.1xØ5.6x1 (DIN 7980)
Controlbox:
• 2 Zylinderstifte Ø5h6x10 (DIN 6325)
• 6 Innensechskant-Schrauben M4x10 (DIN 912)
Hinweis: Die obigen Normteile sind bei der Lieferung
bereits montiert.
Hinweis: Der Katana ist bei der Lieferung bereits an der Controlbox montiert. Bei der Montages des Katanas
an die Controlbox ist darauf zu achten, dass der D-Sub-Stecker beim Zusammenbau nicht beschädigt wird.
6.1.1.2 Montage mit externer Controlbox
Abbildung 6.2 zeigt die Montage des Katana Roboters bei Verwendung mit der externen Controlbox.
(a) Montage Base Plate (b) Montage Katana
(a) Montage-Normteile für Base Plate
• 2 Zylinderstifte Ø6h6 (DIN 6325)
Abbildung 6.2: Katana bei Verwendung mit externer Controlbox
• 4 Innensechskant-Schrauben M6 (DIN 912)
• 4 Federringe Ø6.1xØ9.9x1.6 (DIN 7980)
Benutzerhandbuch 27

Verbindungen
(b) Montage-Normteile für Katana
• 2 Zylinderstifte Ø2.5h6x12 (DIN 6325)
• 6 Innensechskant-Schrauben M3x20 (DIN 912)
• 6 Federringe Ø3.1xØ5.6x1 (DIN 7980)
Hinweis: Alle obigen Normteile gehören zum Lieferumfang der Base Plate oder der Konfiguration mit externer
Controlbox.
6.1.2 Verkabelung
Folgende Komponenten müssen nach der Montage für das Arbeiten mit Katana angeschlossen werden (vergleiche
Kapitel 5.2.3)
• Netzteil 220/24V für Energieversorgung
• USB- oder Ethernet-Kabel für Verbindung zum Computer
• Verbindungskabel für Katana-Kommunikation (nur bei Controlbox extern)
6.2 Verbindungen
Die Abbildungen 6.3 und 6.4 zeigen die zwei Arten mit denen der Katana Roboter mit einem Computer
verbunden werden kann, um von diesem aus gesteuert zu werden: Ethernet und USB.
6.2.1 Ethernet
Abbildung 6.3: Verbindung des Katana Roboters mit dem Computer über Ethernet.
Der Roboter kann entweder an ein bestehendes LAN oder über ein gekreuztes Netzwerkkabel direkt an einen
Computer angeschlossen werden. Die standard IP-Konfiguration des Roboters am Ethernet ist:
IP-Adresse: 192.168.168.232
Netzwerk-Maske: 255.255.255.0
Benutzerhandbuch 28

Verbindungen
6.2.2 USB
Abbildung 6.4: Verbindung des Katana Roboters mit dem Computer über USB.
Die Verbindung über USB ist eine Alternative zum Ethernet Port. Dies ist vor allem dann nützlich, wenn der
Katana wegen IT-Richtlinien nicht in das Firmen-Netzwerk integriert werden darf. Der Anschluss per USB
bietet eine Punkt-zu-Punkt Verbindung zum Roboter über das TCP/IP Protokoll, genau wie beim Anschluss
per Ethernet.
Die standard IP-Konfiguration des Roboters am USB-Port ist:
6.2.2.1 Windows XP
IP-Adresse: 192.168.1.1
Netzwerk-Maske: 255.255.0.0
Wird die Controllbox das erste Mal an den Steuerungscomputer angeschlossen, ist ein spezieller Treiber zu
installieren.
Wählen Sie die dritte Option aus.
=⇒
Wählen Sie die Option für fortgeschrittene Benutzer.
Benutzerhandbuch 29

Verbindungen
Im diesem Dialogfeld ist der Pfad zum Treiber
anzugeben. Dieser ist im Katana4D Installationsverzeichnis
unter ’Drivers’ zu finden.
=⇒
Die erscheinende Warnung ist mit ’Installation
fortsetzten’ zu quittieren. Der Treiber wird installiert.
Es wurde eine neue Netzwerkverbindung hinzugefügt, welche jetzt konfiguriert werden soll. Klicken Sie unter
Start →Systemsteuerung→Netzwerkverbindungen auf die neu erstellte Verbindung und editieren Sie deren
Einstellungen.
Doppelklicken Sie auf
’Internetprotokoll(TCP/IP)’
6.2.2.2 Linux
=⇒
Geben Sie IP-Adresse und Subnetzmaske wie
abgebildet ein. Die restlichen Felder bleiben
leer.
Für eine USB Verbindung unter Linux ist sicherzustellen, dass das Kernelmodul ’usbnet’ geladen ist. Dies
ist mit lsmod | grep usbnet zu überprüfen. Falls das Modul nicht geladen sein sollte, kann es mit
modprobe usbnet nachgeladen werden.
Anschliessend wird das interface usb0 konfiguriert.
ifconfig usb0 192.168.1.12 netmask 255.255.0.0
ifup usb0
Benutzerhandbuch 30

Möglichkeiten zur Steuerung
6.2.3 IP-Konfiguration
IP-Adresse und Netzwerk-Maske können beliebig geändert werden. Dazu öffnet man in einem Webbrowser
die Webseite des Katana über dessen aktuelle IP-Adresse, also z.B. http://192.168.168.232/ . Im Webinterface
unter Settings kann die (Ethernet-) IP-Konfiguration und USB-IP-Konfiguration gesetzt werden.
6.3 Möglichkeiten zur Steuerung
Zur Steuerung des Katana gibt es drei Möglichkeiten: Katana4D, KNI und stand-alone Modus.
6.3.1 Katana4D
Am einfachsten ist die Steuerung des Roboters mit der Software Katana4D von Neuronics. Voraussetzung ist
ein Computer mit Windows Betriebssystem und Ethernet oder USB Anschluss. Für genaue Systemanforderungen,
gibt der Neuronics Kundendienst weitere Auskunft.
Katana4D ist eine komfortable Steuerungssoftware mit grafischer Benutzeroberfläche. Mit Hilfe von Wizards
und einem einfachen Programm-Editor kann der Roboter mit geringem Aufwand für eine neue Aufgabe programmiert
werden.
Die Installation und das Programmieren des Katana mit Katana4D wird in den folgenden weiteren Dokumenten
beschrieben:
• Katana4D Manual
• Katana4D Quickstart Guide
6.3.2 KNI
Erfahrene Programmierer könnnen den Roboter mit Hilfe des Katana Native Interface (KNI) steuern. Das
KNI ist eine Programm-Bibliothek geschrieben in der Programmiersprache C++. Der Katana kann aus einem
Programm durch Aufrufen von Bibliotheks-Funktionen gesteuert werden. Der Funktionsumfang der Bibliothek
ist geringer als bei der Steuerungssoftware Katana4D. Da die Bibliothek aber Open Source Software ist, kann
sie von der Neuronics Webseite heruntergeladen und vom Benutzer beliebig angepasst und erweitert werden.
Voraussetzung ist ein Computer mit Windows oder Linux Betriebssystem, MS Visual C++ Compiler bzw. GNU
C und C++ Compiler mit make und C++ Programmierkenntnisse.
Das Programmieren des Katana mit KNI wird in den folgenden weiteren Dokumenten beschrieben:
• KNI Quickstart Guide
• KNI API Dokumentation
6.3.3 Stand-alone
Der Roboter kann auch ohne angeschlossenen Computer operieren. Dazu wird ein Programm aus Katana4D
exportiert und per FTP auf das Controlboard geladen oder auf einen USB-Stick gespeichert, der in die Controlbox
gesteckt wird. Bedient wird das Programm mit dem Controlpad, das separat bei Neuronics gekauft
und per USB am Controlboard angeschlossen werden kann. Die Funktionalität ist im Stand-alone Betrieb
gegenüber den anderen Steuerungsmöglichkeiten eingeschränkt.
Fortgeschrittene Benutzer mit Kenntnissen in der Programmiersprache Python können die Programme in
einem Texteditor verändern oder von Grund auf selbst schreiben. Das Standalone Interface steht zudem
auch als C++ Bibliothek inklusive Beispielprogramm zur Verfügung.
Das stand-alone Interface und der stand-alone Modus wird in den folgenden weiteren Dokumenten beschrieben:
Benutzerhandbuch 31

Möglichkeiten zur Steuerung
• Stand-alone Quickstart Guide
• Stand-alone API Dokumentation
• Katana4D Manual
Benutzerhandbuch 32

7 Wartungshinweise
7.1 Hardware
Bei Normalbetrieb unterliegt nur die Getriebeschmierung in den Robotergelenken einer Warung. Diese darf
jedoch nur von geschultem Neuronics-Personal durchgeführt werden.
7.2 Firmware Update
7.2.1 Bezug neuer Firmware
Für Informationen zu den Bezugsmöglichkeiten neuer Firmware gibt der Neuronics Support weitere Auskunft
(siehe Kapitel 8.1).
7.2.2 Installation ab USB-Stick
Um eine neue Firmware, die auf einem USB-Stick gespeichert ist, auf der Controlbox und dem Roboter zu
installieren, müssen folgende Schritte ausgeführt werden:
1. Den Katana über den Schalter an der Controlbox ausschalten und von Hand in eine stabile Position
fahren.
2. Den USB-Stick mit der neuen Firmware in einen der zwei USB Host Anschlüsse stecken.
3. Den Katana über den Schalter an der Controlbox einschalten und warten. Der Update Prozess dauert
einige Minuten, die Status-LED an der Controlbox leuchtet dabei ROT.
Während dem Update Prozess darf der USB-Stick NICHT entfernt werden
und die Controlbox darf NICHT ausgeschaltet werden. Das eingebaute
Elektronikboard könnte irreparabel beschädigt werden !
4. Wenn der Update Prozess beendet ist, blinkt die Status-LED abwechselnd ROT / GRÜN.
5. Die Controlbox erneut ausschalten und den USB-Stick aus dem USB Host Anschluss entfernen.
Die Firmware von Controlbox und Roboter ist nun aktualisiert und wird beim nächsten Einschalten geladen.
Benutzerhandbuch 33

8 Support
8.1 Neuronics Support
Das Support-Team der Neuronics AG steht für technische Auskünfte und Unterstützung gerne zur Verfügung.
Damit ein optimaler Service geboten werden kann, beachten Sie bitte die Informationen in Abschnitt 8.2.
Das Support-Team ist wie folgt erreichbar:
E-Mail: support@neuronics.ch
Telefon: +41 44 445 16 31
Sie erreichen uns von Mo – Fr zwischen 08.00-12.00 Uhr und 13.00-17.00 Uhr (MEZ).
Der Support ist generell kostenpflichtig.
8.2 Wichtige Informationen
Um Ihnen bei technischen Problemen und Schwierigkeiten eine effiziente Beratung liefern zu können, halten
Sie bitte die folgenden Daten bereit:
• Name Ihres Unternehmens
• Ansprechpartner / Kontaktperson
• Detaillierte Fehlerbeschreibung
• Seriennummer des Katana (siehe Typenschild)
• Art der Montage (Tisch-/Deckenmontage, auf mobiler Plattform)
• Version der Katana 4D Steuerungssoftware (in der Software unter dem Tab “Hilfe”)
• Version der Katana Firmware (aus Katana Webinterface)
• Übergeordnetes Steuerung-System vorhanden?
• Anbindung des übergeordneten Steuerungssystems (Profibus, Modbus, digitale I/O, andere)
Benutzerhandbuch 34

9 Anhang
9.1 Technische Daten
Grunddaten Typ Katana 450
Anzahl der Achsen 6
Traglast ab Flansch 400g
Reichweite 517mm (Flansch)
Arbeitsraumvolumen 0.477 m 3
Eigengewicht 5.2kg (ohne Controlbox und Greifer)
Antriebssystem DC-Motoren mit Inkrementalencoder
Getriebe Harmonic Drive
Material Eloxiertes hochfestes Aluminium
Einbaulage senkrecht stehend, senkrecht hängend
Steuerung PC oder Stand-alone
Gelenkbereiche Gelenk 1 +/-169.5 ◦
Gelenk 2 +102 ◦ / -30 ◦
Gelenk 3 +/-122.5 ◦
Gelenk 4 +/-112 ◦
Gelenk 5 +/-168 ◦
Gelenk 6 +229.5 ◦ / -29.5 ◦
Controlbox Versorgungsspannung 24VDC
mittlere Leistungsaufnahme 50W
Anwendereingänge 4 digitale Eingänge
Eingangsspannung 24V
Anwenderausgänge 2 digitale Ausgänge
Ausgangsspannung 24V
max. Ausgangsstrom 500mA
Mainboard PPC MPC5200 400MHz, 32MB Flash, 64MB RAM
Betriebssystem Embedded GNU / Linux, Kernel 2.4 mit Xenomai
Netzteil Eingang 100-240VAC, 1.5A, 47-63Hz
Ausgang 24VDC, 4.17A, max. 100W
Umgebung Temperatur bei Betrieb +5 ◦ C bis +40 ◦ C
Luftfeuchtigkeit 20% - 80%, nichtkondensierend
Bedingungen frei von Staub, Gasen und Flüssigkeiten
frei von elektromagnetischen Belastungen
Benutzerhandbuch 35

Dimensionen und Verfahrwege
9.2 Dimensionen und Verfahrwege
9.2.1 6M180
Abbildung 9.1 zeigt die Dimensionen und Verfahrwege des Katana-Modells 6M180.
Abbildung 9.1: 6M180 - Dimensionen und Verfahrwege
Benutzerhandbuch 36

Dimensionen und Verfahrwege
9.2.2 6M90A
Abbildung 9.2 zeigt die Dimensionen und Verfahrwege des Katana-Modells 6M90A.
Abbildung 9.2: 6M90A - Dimensionen und Verfahrwege
Benutzerhandbuch 37

Dimensionen und Verfahrwege
9.2.3 6M90B
Abbildung 9.3 zeigt die Dimensionen und Verfahrwege des Katana-Modells 6M90B.
Abbildung 9.3: 6M90B - Dimensionen und Verfahrwege
Benutzerhandbuch 38

Detailzeichnungen Zubehör
9.3 Detailzeichnungen Zubehör
9.3.1 Winkelgreifer mit Finger
Abbildung 9.4 zeigt die Dimensionen des Winkelgreifers.
Abbildung 9.4: Dimensionen Winkelgreifer mit Finger
Benutzerhandbuch 39

Detailzeichnungen Zubehör
9.3.2 Parallelgreifer
Abbildung 9.5 zeigt die Dimensionen des Parallelgreifers.
Abbildung 9.5: Dimensionen Parallelgreifer
Benutzerhandbuch 40

Detailzeichnungen Zubehör
9.3.3 Flansch
Abbildung 9.6 zeigt die Anschlussmöglichkeiten am Flansch.
Abbildung 9.6: Lochbild Flansch
Benutzerhandbuch 41