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Anhang A: Der PRO-Tutor
Diesem Buch ist auf einer Diskette das Programmsystem PRO-Tutor beigelegt. Der PROTutor ist ein rechnergestiitztes Lemsystem fiir die Roboterprogrammierung. Dieses System basiert auf der industriell bewahrten Roboterprogrammiersprache ROBOT-Tools. Da die Roboterprogrammierung auf Vektor- und Matrizenrechnung basiert und dieser Teil im Abschnitt 4 des PRO-Tutors behandeIt wird, eignet sich dieser Abschnitt auch unabhiingig von der Robotik zur Unterstiitzung eines Mathematikkurses.
Der PRO-Tutor ist fiir das Selbststudium ausgelegt. Auf den ersten Bildschirmseiten erklii.rt er seine Bedienung. Er kann sowohl iiber eine Tastatur als auch iiber eine Maus bedient werden. Der Bezug zum PRO-Tutor beginnt in diesem Buch mit dem Abschnitt 3, Konzepte zur Roboterprogrammierung mit Hochsprachen.
Urn den PRO-Tutor betreiben zu kannen, muB folgende minimale Hardwarekonfiguration vorhanden sein:
• IBM Personal Computer XT- oder AT-kompatible Rechner oder IBM PS/2-Rechner. - Hauptspeicherkapazitiit 640 KByte. - 1 Floppylaufwerk mit 360 KByte oder 1.2 MByte Kapazitiit. - 1 Festplattenlaufwerk mit 10 MByte Kapazitiit. - Graphikkarte (Monochrom oder Farbe).
Ais Softwarekonfiguration wird vorausgesetzt:
• MS-Windows 3.0, 3.1 oder WIN-OS/2.
Die beigelegte Diskette enthiilt folgende Files:
- TUTOR.EXE - MESSAGE.DAT - TUTOR.TL - TFONT.FON - INSTALL.BAT - READ.ME
Unter MS-Windows ausfiihrbares Tutorial. Enthiilt die Fehlermeldungen. Enthiilt die Tutor-Hilfstexte. Enthiilt den Tutor-Zeichensatz. InstaIlationsprogramm. Enthiilt wichtige Hinweise zur ausgelieferten Tutor-Version. (Dieses File kann fehlen)
A.1 Die Installation des PRO-Tutors unter DOSlWindows
Wahlen Sie ein Verzeichnis, in welches der PRO-Tutor kopiert werden solI, z.B.
C:\TUTOR
Nachdem Sie Ihren Rechner eingeschaltet haben und sich das DOS-Betriebssystem mit dem Prompt C:\ > oder mit dem Prompt A:\ > meldet, gehen Sie bitte folgendermaBen vor:
(I) Legen Sie die PRO-Tutor-InstaIlationsdiskette in Laufwerk A: ein. (2) Wechseln Sie in das Verzeichnis, in welches der PRO-Tutor instaIliert werden solI.
A.2 Die Bedienung des PRO-Tutors 183
(3) Starten Sie das Installationsprogramm INSTALL durch Eingabe von:
A:INSTALL <RETURN >
Nun erfolgt automatisch die Installation.
Bewahren Sie die Installationsdiskette gut auf, damit Sie die Installation jederzeit wiederholen konnen.
A.2 Die Bedienung des PRO-Tutors
Das System MS-Windows muB vor Start des PRO-Tutors installiert worden sein. Sie konnen den PRO-Tutor dann von der DOS-Ebene oder von Windows aus starten.
Beim Start von der DOS-Ebene wechseln Sie mit CD in das Verzeichnis, in dem der PROTutor installiert wurde. Nun geben Sie WIN TUTOR ein. Wurde der PRO-Tutor im Verzeichnis C:\TUTOR installiert, so ergibt sich die Zeichenfolge:
CD \TUTOR<RETURN> WIN TUTOR < RETURN >
Beim Starten aus der Windows-Ebene wechseln Sie mit dem Datei-Manager in das Verzeichnis, in dem der PRO-Tutor installiert wurde. Sie wahlen dann mit den pfeiltasten den Dateinamen TUTOR.EXE und driicken auf < RETURN> oder Sie bewegen den Mauszeiger auf den Dateinamen TUTOR.EXE und fiihren einen Doppelklick aus. Installation und Bedienung unter WIN-OS/2 verlaufen entsprechend.
Nun erscheint die erste Bildschirmseite des PRO-Tutors. Folgen Sie dem Text dieser Seite und der nachsten Seiten und arbeiten Sie die Abschnitte 1 und 2 gemaB den Anweisungen auf dem Bildschirm durch. Auf den ersten Seiten erfahren Sie auch, wie man den PRO-Tutor mit der Tastatur oder mit der Maus bedient. In kurzer Zeit werden Sie mit dem PRO-Tutor vertraut sein, so daB Sie sich danach im Zusammenhang mit diesem Buch den Kapiteln der Mathematik und der Robotersteuerung widmen konnen.
Bei der Arbeit mit dem PRO-Tutor werden Sie sehen, daB Sie bei den Prozeduren zur Mathematik und zur Robotersteuerung selbstgewahlte Parameterwerte eingeben konnen. Diese Werte werden wahrend einer Sitzung mit dem PRO-Tutor intern gespeichert und konnen auch von Ihnen wieder verandert werden. Nach dem Verlassen des PRO-Tutors sind diese Werte dem PRO-Tutor nicht mehr bekannt. Bei erneutem Aufruf des PRO-Tutors werden die voreingestellten Werte des Programms eingesetzt.
Die diesem Buch beigelegte Version des PRO-Tutors enthalt nicht die Ansteuerung des Roboters Mitsubishi RM-501, sondern lediglich die Simulation dieses Roboters.
184
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Stute: EXAPT, Hanser-Verlag, Munchen, 1969 Week: Werkzeugmaschinen Band 1, VDI Verlag, Dusseldorf, 1988 Week: Werkzeugmaschinen Band 3, VDI Verlag, Dusseldorf, 1978
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Normen Die Angaben in Klammern beziehen sich auf DIN-Taschenbucher, in denen Normen zu bestimmten Sachgebieten zusammengestellt wurden.
DIN 19226, 03/84: Tl, Regelungs- und Steuerungstechnik (TAB 241/90) DIN 19237, 02/80: Steuerungstechnik (TAB 25/89) DIN 19239, 05/83: Steuerungstechnik Speicherprogrammierte Steuerungen DIN 40719, 04179: T3, Schaltungsunterlagen (TAB 98/89) DIN 40900, 03/88: T7, Graphische Symbole fUr Schaltungsunterlagen (TAB 501/89) DIN 66025, 01183: Tl, Programmaufbau fUr numerisch gesteuerte Arbeitsmaschinen
(TAB 200/87) DIN 66025, 01/83: T2, Programmaufbau fur numerisch gesteuerte Arbeitsmaschinen
(TAB 200/87) DIN 66201, 05/81: Tl, ProzeBrechensysteme (TAB 25/89)
186
DIN 66215, 08174: DIN 66215, 02/82: DIN 66217, 12175:
DIN 66246, 10/83: DIN 66256, 01185: DIN 66267, 08/84: VDI 2861,05/82: VDI 2863, 12/87: VDI 2880, 01185:
Bl, CLDATA (TAB 200/87) T2, CLDATA (TAB 200/87)
Literaturhinweise
Koordinatenachsen und Bewegungsrichtungen fUr numerisch gesteuerte Arbeitsmaschinen (TAB 200/87) Tl, Prozessor-Eingabesprache (TAB 200/87) Programmiersprache Pascal (TAB 166/85) Tl, Datenaustausch mit numerischen Steuerungen (TAB 200/87) Blatt 2, KenngrOBen fur Handhabungseinrichtungen (Entwurf) Blatt 1, IRDAT A, Allgemeiner Aufbau, Satztypen und Ubertragung Speicherprogrammierbare Steuerungsgerate
Sachwortverzeichnis
AbsVec ..................... 52 Acceleration ................. 160 Achsinterpolation . . . . . . . . . . . . .. 150 Achslagen-Regelkarte ........... 180 Addition
von Matrizen . . . . . . . . . . . . . 73 von Vektoren ............ 55
AddVec ..................... 55 AL ....................... 2,3 AML ....................... 15 AngleOrderType ............... 39 AngleRangeType ............... 38 Anweisungsliste . . . . . . . . . . . . .. 9, 10 APT ........................ 3 Aquidistant ................... 61 Arbeitsbereich . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 Arbeitsraum ................... 4 ArcCos .................. 65, 133 ArcSin ..................... 133 ARLA ...................... 15 Arm ........................ l AssignFile .................. 128 Assoziativgesetz . . . . . . . . . . . . . . . . 62 AttachGrip .................. 162 AWL ..................... 9,10
Bahn ....................... 22 Bahnsteuerung . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 BAPS ...................... 15 Basis ....................... 49 Basiskoordinatensystem ........... 37 Basisvektoren ................. 49 Bediengerat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Benutzerkoordinatensysteme ........ 37 Beschleunigung ............... 160 Betrag ................. 25,50,52 Betriebssystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Bewegung
geradlinige . . . . . . . . . . . .. 154 Bezugskoordinatensystem . . . . . . . . . . 22
CloseFile . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 128 CNC ....................... 10 CNC-Maschinen ................. 2 Codezahl .................... 17 Computerized Numerical Control ..... 10 Console ..................... 41 CrossVec .................... 70
187
DataSetNameType .............. 42 Datentypen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 DetBufferLength .............. 159 DefHomeOrder ............... 148 DefHomePos . . . . . . . . . . . . . . . .. 148 DetMove ................... 159 DefPrefPos . . . . . . . . . . . . . . . . .. 161 Deg ....................... 65 DetachGrip . . . . . . . . . . . . . . . . .. 162 DeviceType . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 Diagonaimatrix ................ 71 DigCon ..................... 41 Distributivgesetz ............... 63 DivVec ..................... 58 DoMove .................. " 159 DotVec ..................... 65 Drehachse. . . . . . . . . . . . . . . .. 30, 86 Drehachsenvektor . . . . . . . . . . . . . . . 31 Drehung ..................... 30 Drehwinkel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 Drive ..................... 150 DriveJoint .................. 150
Effektor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Einheitsmatrix . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 Einheitsvektor . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 Element
inverses . . . . . . . . . . . . . . . . 62 neutrales ............... 62
Endabschaiter ................ 148 Eulerform . . . . . . . . . . . . . . . .. 33, 99 Eulerwinkel ........... 99, 105, 133 EXAPT '" .................. 11
FormType ................... 42 Frame ................... 35, 113 Framefile .................... 41 Freiheitsgrad . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Gantry-Konzept ................ 18 Geschwindigkeit . . . . . . . . . . . . . .. 159 GetDigitaiInput ............... 163 GetEulerRot ................. 108 GetRpyRot . . . . . . . . . . . . . . . . .. III GetXARot ................... 90 GetX yzRot .................. 113 Grad .................... " 131 GRAFRO ................. 41, 181 Greifer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . " 161
188
Greiferkoordinatensystem . . . . . .. 28, 96 Grip ...................... 161 Gruppe ..................... 62
Hand ........................ 1 Handgelenk .............. 1,99, 102 Handregel
rechte .............. 28, 29 Hauptdiagonale ................ 71 Hochsprachen ................. 22 Home-Position .............. 28, 148 Horizontal-Knickarmroboter ........ 19 Hubhohe .................... 19
Industrieroboter . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 InitFilter ................... 133 Interpolationsgerade ............ 154 Inverse .................... 126 Invertierbar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 InvFrame . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 127 InvRotFrame . . . . . . . . . . . . . . . .. 122 InvRotRot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 InvRotVector .................. 91 InvTransFrame ............... 127 IoResuIt . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 133 IRDATA .................... 16 Istwerte ...................... 6
Just-in-time .................... 4
Kalibrierung ............... 28, 148 KAREL ..................... 15 Kommutativgesetz . . . . . . . . . . . . . . . 62 Komponenten ................. 25 Koordinaten
homo gene . . . . . . . . . . . . .. 117 Koordinatensystem
kartesisches . . . . . . . . . . . . . . 49 Koordinatentransformation ...... 15, 124 Kreisbahn . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 156 Kreuzprodukt ................. 67
Lage ....................... 22 Lange ...................... 25 Library .................. 15, 172 Linken ..................... 172
MakeFrame ................. 113 MakeRotEuler . . . . . . . . . . . . . . .. 101 MakeRotRpy . . . . . . . . . . . . . . . .. 103 MakeRotXA .................. 90
Sachwortverzeichnis
MakeRotX yz . . . . . . . . . . . . . . . .. 104 MakeVec .................... 52 MAP ........................ 4 Master-Slave-Methode ............ 14 Matrix ...................... 31
homogene . . . . . . . . . . . . .. 117 inverse .............. 79, 126 n-reihige ............... 71
Mehrprozessorsystem ........... 180 Merker ...................... 7 Mikroprozessor ................. 7 MoveCirc1e . . . . . . . . . . . . . . . . .. 156 MoveHome . . . . . . . . . . . . . . . . .. 148 MoveLinear ................. 154 MovePtP ................... 151 MS-DOS ................. 8, 182 MS-Windows ................ 182 Multiplikation
Skalar ...... . . . . . . .. 56, 74 von links ............... 74 von reehts . . . . . . . . . . . . . . . 75
MulVec ..................... 58
Nebendiagonale ................ 71 NilFrame . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 NilRot ...................... 43 NilVeetor .................... 43 Normalenvektor . . . . . . . . . . . . . . . . 68 Normierung .................. 60 NormVec .................... 61 Nulldevice ................... 41 Nullmatrix ................... 71 Nullposition .................. 28 Nullvektor ................... 51 Numerische Steuerung . . . . . . . . . . . . 11
Objektkoordinatensystem . . . . . . . . . . 37 Offline-Prograrnmierung . . . . . . .. 13, 14 Online-Programmierung . . . . . . . . . . . 13 Orientierung .................. 22 Orthogonal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 Ortsvektor ................... 25 Override-Faktor ............ 159, 160
Palettieren ................... 18 Parallel .................... 158 Pascal ................ 14, 15, 171 Pascal-Compiler ................ 23 Pasro ...................... 2,3 PC ......................... 8 Pitch ....................... 34
PL/I ....................... 14 Portalroboter . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Position . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 PreferedPositionType . . . . . . . . . . . . . 42 PRO-Tutor ................ 22, 182 Produktionssteuerungssystem . . . . . . . . . 4 Programmiersysteme
graphische .............. 14 ProzeB ....................... 6
technischer . . . . . . . . . . . . . . . 6 ProzeBabbiid ................... 7 ProzeBprogrammierung ............ 5 ProzeBrechner ..... . . . . . . . . . . . . 13 PUMA ....................... 2 Punkt-zu-Punkt-Befehle .......... 151 Punktrichtungsform . . . . . . . . . . . . . . 68 PunktschweiBen ................. 3 Punktsteuerung ................ 11
QueryActualFrame . . . . . . . . . . . .. 133 QueryGrip .................. 162
Rad ....................... 66 Radiant .................... 131 ReadFrame . . . . . . . . . . . . . . . . .. 114 ReadRot ..................... 92 ReadVec .................... 67 Realfile ..................... 41 Realzeitsystem .................. 8 Rechnernetzwerk ................ 4 RedirecUo . . . . . . . . . . . . . . . . .. 133 Redundant .................... 4 Regelung .................... 24 Regelungsalgorithmen ............. 6 Richtung .................... 25 Risc ....................... 13 ROBEX ..................... 15 ROBOT-Tools .......... 2,3, 15, 171 Roboter ...................... 1 Roboterkoordinaten . . . . . . . . . .. 38, 39 Roboterlage . . . . . . . . . . . . . . .. 26, 35 Roboterposition ................ 25 Roboterprogrammiersprache ..... 14,22 Roboterprogrammierung . . . . . . .. 13,22 Roboterregelung . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Robotertypen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 RobotOff .. . . . . . . . . . . . . . . . .. 147 RobotOn ................... 147 Roll ....................... 34 Rotation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Rotationsmatrix ........ 30, 81, 87,96
189
RotFrame ................. " 121 RotMatrix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 RotRot ...................... 94 RotVector .................... 90 Rpy-Form ................. 34, 102 Rpy-Winkel .............. 109, 133 Rundungsfehler ...... 28, 109, 112, 132
Satzfolgenummer ............... 17 Satztyp ..................... 17 Scara . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 19 SchweiBen .................... 3 SchweiBroboter ................. 4 Sensorsignale ................ 161 SetAngleModeDeg ............. 131 SetAngleModeRad ............. 131 SetDigitalOutput . . . . . . . . . . . . . .. 162 SetFrame ....... . . . . . . . . . . .. 114 SetRotationFormEuler '" . . . . . . .. 132 SetRotationFormRpy . . . . . . . . . . .. 133 ShiftFrame ................ " 119 SIGLA ...................... 15 Signalbehandlung . . . . . . . . . . . . .. 161 Signale .................... 161 Skalar ...................... 56 Skalarprodukt ................. 63 Sollwertberechnung . . . . . . . . . . . . . . 23 Sollwerte ..................... 6 Spaltenvektor ................. 25 Speed ..................... 160 Speicher ...................... 7 Speicherprogrammierte Steuerung ...... 7 SPS ........................ 7 SRCL ...................... 15 StdErr ...................... 41 Stell werte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Steuerung . . . . . . . . . . . . . . . .. 6, 147 Steuerungsrechner . . . . . . . . . . . .. 4, 13 Stromlaufplan ................ 7, 8 Subtraktion
von Matrizen . . . . . . . . . . . . . 73 von Vektoren ............ 55
SubVec ..................... 56 Syslnit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 133
TCP ....................... 25 Teach-Box .................. 167 Teachin .................. 13, 167 Teleoperatoren .................. 2 Textfile ..................... 41 Textuelle Programmierung ......... 14
190
ThetaI ...................... 39 Timer ....................... 8 Tool Center Point . . . . . . . . . . . . . . . 25 Transformation ............... 124 TransFrame ................. 125 Transponierte ................. 72
UNIX ....................... 8 Ursprung .................... 49 Utilities ... . . . . . . . . . . . . . . . .. 131
VAL ................... 2,3,15 Vektor . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 25, 26 Vektorprodukt . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 Vektorraum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 Verbindungsprogrammierte Steuerung ... 7 Verknilpfung
auBere ................. 62 innere ................. 62
Vertikal-Knickarmroboter .......... 19 VPS ........................ 6
Sachwortverzeichnis
Wave ..................... 2,3 Weltkoordinatensystem ........... 37 Werkstilck ................... 11 Werkzeug . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Werkzeugmaschinen .......... 11, 18 Wiederholgenauigkeit ............ 18 WorkStateType ................ 41 WriteFrame . . . . . . . . . . . . . . . . .. 114 WriteLine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 WriteRot .................... 93 WriteVec .................... 59
XAxis ...................... 43 Xyz-Form ................. 35, 104 Xyz-Winkel .............. 112, 133
Yaw ....................... 34 YAxis ...................... 43
ZAxis ...................... 43 Zeilenvektor .................. 25
2i Industrial Informatics 2i ROBOMA TIC ~"."' .
~ 2i Tndustrial Int· ......... ~<f.
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Industrie; .' • l,-ieferung und Insmllaiio!J ." ... · ,:::.' * bedarfsgerechter, da herstellerun-
• Roboter-Steuerung: Programmie: .abhllngig bezogener Hardware; rung, Simulation und Steuerung von • " :. , ., :'. " Robotern, Handhabungs- und Steue- • ~ystemubergrelfel}de Warnmg. nmgsgeraten mithilfe eines kpmple~ ! if und pQege·Ihrer. von :RobQmauc· 4{
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,Ha ierweg 20e ' 2i ROBOMATIC -komplex;eLO-' W-7800 Freiburg sungen mit System. 4. .. 1' ,Tel.;' 07611422 $7 Unser LeiStungsangebot:it; , .. ~ ;' FAX: 0761/47 43 12
• Analyse der Ablauforgani~atlok ~;l~i£ . . der VorgangskettenlhreS'Unterneh- ' ' mens;
2i Industrial Informatics ROBOT-TOOLS
ROBOT·
TOOLS
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ROBOT·TOOLS wurde von der . Firma 2i Industrial Infonnatics GmbH basierend auf modernsten Methoden und Techniken konzipien. Hinter dem amen ROBOT· TOOLS verbergen sich eine ganze Palette von Systeri1komponenten und Werkzeugen, die sich untereinander erglinzen:
Das universelle OfflineProgrammiersystem, das fUr eine Vielzahi verschiedener Roboter anwendbar ist. ROBOTTOOLS Jal3t sich gegebenenfalls mit wenig Aufwand an neue Robotenypen, -technologien und an die zugehorigen Steuerrechner anpassen.
TEACH-IN ist eine Applikation, die in ROBOT· TOOLS geschrieben wurde und dadurch eine optimale Verbindung der online ermittelten Daten mit den offline programmienen Bewegungsbahnen ermoglichl. TEACH·IN kann an verschiedene Bedienverfahren angepasst und somit herstellerindividuell gestaltet werden.
Das universeJle Robotennodellierungs- und Simulationssystem, das - gekoppelt mit ROBOT·TOOLS - die graphische Simulation der Roboterbewegungen und die Darstellung der den Roboter umgebenden Urowelt in 3-D schon auf einem graphikf<ihigen PC ermoglichl. I Das Lehrprogramm, das den Benutzer einfach und verstlindlich in die Welt der Roboterprogrammierung in natlirlichen Raumkoordinaten einarbeitet.
I Das Achslagerregelsystem RT-CONTROL verbindet
I die Softwaretools mit der realen Welt der Servo-Verstlirker und Antriebe.
Mit ROBOT-TOOLS verftigt der Prograromierer tiber ein leistungsf<ihiges Werkzeug:
- zum Beschreiben und Berechnen von geometrischen Beztigen (z.B. die Position und Orientierung des Greifers zur Aufnahme eines Werksttickes),
- zur Bewegung des ROboters (verschiedene Interpolationsanen, z.B. Abfahren einer Geraden im Raum oder eines Kreisbogens),
- zur Steuerung eines Greifers,
- zur Ein-/Ausgabe von Signalen und Sen-sordaten,
- zur Ein-/Ausgabe von geometrischen Daten in ftir den Benutzer aufbereiteter Form, beispiels-weise die Position und Orientierung des Industrieroboters.
Die Konzeption von ROBOT-TOOLS erlaubt weiterhin:
- Ubertragungen auf andere Industrieroboter ohne groBen Aufwand durchzuftihren.
- Adaplionen an beliebige Programmierrechner, da die Impiementierungsprachen PASCAL oder "C" auf quasi jedem Rechner zur Verftigung steht.
- Bedienoberflachen zu erstellen, die auch dem ungetibten Anwender die Handhabung des Industrieroboters ermoglichen.
Weitere Informationen zu
ROBOT-TOOLS:
2i Industrial Informatics GmbH 2i ROBOMATIC Bismarckstr.20 W-7500 Karlsruhe Tel.: 0721/2 57 85 FAX: 0721/25435