Workspace: Vom Arbeitsplatz zur Reichweite des Roboters

Für die meisten Menschen bedeutet workspace einen Schreibtisch, ein Büro oder die Ecke in der Werkstatt, wo man sich einrichtet um zu arbeiten. Es ist einfach der Bereich, in dem man sitzt oder steht und seine Aufgaben erledigt. Im Büro kann das ein paar Quadratmeter Tischfläche sein. Auf einer Baustelle kann es eine gekennzeichnete Zone sein, wo Material zwischengelagert und Werkzeuge bereitgestellt werden.

In der Maschinentechnik hat workspace eine viel engere und präzisere Bedeutung. Es bezeichnet die Menge aller Punkte im dreidimensionalen Raum, die der End-Effektor, also das Arbeitswerkzeug (meist ein Greifer oder Werkzeugkopf) eines Roboterarms tatsächlich erreichen kann. Das hängt ganz von der kinematischen Struktur des Roboters ab: von der Länge seiner Glieder, den Bewegungsgrenzen seiner Gelenke und der Anzahl seiner Freiheitsgrade. Ein 6-Achs-Industrieroboter hat einen anderen workspace als ein 4-Achs-SCARA-Roboter, auch wenn sie ähnliche Reichweite haben. Der workspace ist keine einfache Kugel oder ein Würfel, sondern oft eine unregelmäßige, schwer vorstellbare Form, die durch die Geometrie des Mechanismus bestimmt wird.

Die Berechnung des workspace ist für die Fertigung unverzichtbar. Ingenieure müssen wissen, ob ein Roboter alle Punkte an einem Werkstück tatsächlich erreichen kann, die geschweißt, gebohrt, lackiert oder montiert werden sollen. Liegt ein kritischer Punkt außerhalb des workspace, muss das Teil umgelagert werden oder es muss ein anderer Roboter ausgewählt werden. Manche Industrieroboter sind mit erweiterter Reichweite oder zusätzlichen Freiheitsgraden ausgelegt, um ihren workspace für schwierige Geometrien zu vergrößern.

Der Begriff erscheint auch in anderen Ingenieurdisziplinen mit ähnlicher Genauigkeit. Bei der computergesteuerten Zerspanung (CNC) bezeichnet workspace das Volumen des Materials, das ein Schneidwerkzeug oder die Spindel erreichen kann, begrenzt durch die Verfahrwege der Maschinenachsen. Bei der Maschinenbildverarbeitung kann workspace das Sichtfeld beschreiben, das eine Kamera abdecken muss, um alle Oberflächen eines Teils zu prüfen.

Die unterschiedliche Verwendung spiegelt einen Wandel wider: vom alltäglichen menschlichen Verständnis von "der Ort, wo ich arbeite" zum technischen Verständnis von "der Bewegungsraum, den ein Gerät durchfahren kann". Mit der Automatisierung von Fabrikarbeit wurde das Wort geliehen, um nicht einen Platz zu beschreiben, wo ein Mensch steht, sondern die Raumzone, die ein Arm oder Werkzeug durchfährt, wenn er alle möglichen Positionen durchläuft.