Ein Manipulator ist ein Robotergerät, das Objekte bewegt und positioniert. Er besteht aus Roboterarm und -hand und ist der Teil des Roboters, der die eigentliche Arbeit verrichtet. Industriemanipulatoren schweißen, lackieren, greifen und platzieren. Forschungsmanipulatoren handhaben empfindliche Objekte, montieren komplexe Bauteile und erforschen die Unterwasserwelt.

Das Wort stammt vom lateinischen „manus“, Hand. Ein Manipulator erweitert die Reichweite und Kraft des Menschen. Er kann in Umgebungen eingesetzt werden, die für Menschen zu gefährlich oder zu eng sind: in einem Kernreaktor, auf dem Meeresgrund oder in einem sterilen Operationsfeld. Die Bauweise ist sehr vielfältig. Ein Portalmanipulator fährt auf Schienen an der Decke. Ein mobiler Manipulator kombiniert einen Arm mit einem Fahrgestell.

Manipulatorkomponenten

• Basis: Dient zur Befestigung des Manipulators an einer Oberfläche oder einem Fahrzeug.
• Verbindungen: starre Segmente zwischen Gelenken.
• Gelenke: Dreh- oder prismatische Bewegungsachsen.
• Endeffektor: das Werkzeug oder der Greifer an der Spitze.
• Aktoren und Sensoren: Motoren, Encoder, Kraftsensoren.

Die Leistungsfähigkeit eines Manipulators hängt von seiner Reichweite, Nutzlast, Geschwindigkeit und Präzision ab. Ein großer Industriemanipulator kann zwar 500 Kilogramm heben, bewegt sich aber langsam. Ein chirurgischer Manipulator hingegen hebt nur wenige Gramm, bewegt sich aber mit mikrometergenauer Präzision. Das Steuerungssystem koordiniert die Gelenke für eine gleichmäßige Bewegung. Die inverse Kinematik wandelt eine gewünschte Handposition in Gelenkwinkel um. Die Kraftregelung ermöglicht es dem Manipulator, mit einer bestimmten Kraft zu drücken oder zu ziehen. Der Manipulator ist der sichtbarste Teil der meisten Roboter. Er ist der Teil, der mit der Welt in Berührung kommt.