Modulhandbuch

Mechatronik

Empf. Vorkenntnisse

Technische Mechanik III, Maschinenelemente, Regelungstechnik

Lehrform Vorlesung/Labor
Lernziele

Die Studierenden sollen

  • die Koordinatensysteme und ihre Umrechnung in Robotern benutzen können
  • Kräfte und Drehmomente in einem Roboter berechnen können
  • ein Gesamtmodell für einen Roboter aufstellen können
  • Kenntnisse über die Regelungs- und Steuerungskonzepte von Robotern haben und exemplarisch eine Regelung auslegen
  • die Komponenten von intelligenten Robotersystemen kennen
  • die Grundlagen und Konventionen der Pneumatik beherrschen
  • pneumatische Konstruktionselemente kennen und beurteilen können
  • beispielhaft pneumatische Systeme verstehen und auslegen können
  • die Nutzung und Modellierung von pneumatischen Komponenten in mechatronischen Systemen beurteilen können
Dauer 1 Semester
SWS 4.0
Aufwand
  • Lehrveranstaltung:60 h
  • Selbststudium/
    Gruppenarbeit:120 h

  • Workload:180 h
Leistungspunkte und Noten

6 Creditpunkte

ECTS 6.0
Voraussetzungen für Vergabe von LP

Klausur K120

Modulverantw.

Prof. Dr. rer. nat. Michael Wülker

Max. Teilnehmer 0
Empf. Semester 1
Häufigkeit jedes Jahr (SS)
Verwendbarkeit

Master MK-BB

Veranstaltungen Robotik
Art Vorlesung
Nr. M+V612
SWS 2.0
Lerninhalt

A) Einführung und Überblick
Definition, Robotertypen und Anwendungsbereiche

B) Koordinatensysteme und Bewegungen, Kinematik
Roboterstellung: Koordinatensysteme, Rotationsmatrizen, homogene Matrizen, Euler-Winkel, Denavit-Hartenberg-Konvention
Roboter- und Weltkoordinaten: Vorwärtstransformation, Rückwärtstransformation, kinematische Transformationen, Jacobi-Matrix
Bewegungsbahnen: Punkt-zu-Punkt, Bahnsteuerung, Linear- und Zirkularinterpolation, Überschleifen
Programmierung von Bewegungen: Online (Teach-in) und Offline (textbasiert)

C) Mechanische und elektromechanische Eigenschaften von Robotern
mechanische Elemente, elektromechanische Komponenten, Greifer, Sensoren
dynamisches Verhalten: Berechnung von Kräften und Drehmomenten
Gesamtmodell mit Antrieben, Servoelektronik, Getriebematrizen

D) Steuerung und Regelung von Robotern
Gelenkregelung: dezentrale Kaskadenstruktur, adaptive Gelenkregelung
kartesische Lageregelung, Kraftregelung, hybride Regelung
modellbasierte Regelungskonzepte: zentrale Vorsteuerung, Entkopplung und Linearisierung, robuste Regler
nichtanalytische Regelungsverfahren: Fuzzy-Regler, neuronale Lernverfahren

E) Intelligente Robotersysteme
Bilderfassung, Bildverarbeitung, Entscheidungsfindung
Serviceroboter, Humanoidroboter

Literatur

Weber, W., Industrieroboter: Methoden der Steuerung und Regelung, Hanser, 2009

Craig, J.J., Introduction to Robotics: Mechanics and Control, Reading: Addison-Wesley, 2002

Siciliano, B., Khatib, O., Springer Handbook of Robotics, Springer, 2008

Pneumatik
Art Vorlesung
Nr. M+V633
SWS 2.0
Lerninhalt

A) Grundlagen der Fluidmechanik
Definition, einführende Konstruktions- und Schaltungsbeispiele, Schaltzeichen (DIN ISO 1219), Bernoulligleichung, Kontinuitätsgleichung, Druckverluste, Beschleunigungsverluste, Kompressibilität, Leckverluste, Kraftwirkung strömender Gase (Impulssatz), Kompressible Strömungsmedien (Pneumatik), Druckwellen

B) Bauglieder der Pneumatik
Energieversorgung: Kompressoren und Luftverdichter, Motoren, Zylinder und Schwenkmotoren, Ventile: Bauarten, Betriebsverhalten, Zubehör, Fluidmechanische Kreisläufe

C) Pneumatische Systeme
Projektierung von pneumatischen Systemen, Regelung/Steuerung pneumatischer Systeme, Systemmodelle für pneumatische Systeme, Simulationsprogramme, regelungstechnische Gesichtpunkte, Monitoring und Diagnose

D) Beispiele für Pneumatiksysteme
Lineartriebe, elektropneumatische Antriebe

Literatur

Grollius, H.W., Grundlagen der Pneumatik, Hanser 2009

Crosser, P., Ebel, F., Pneumatik, Grundstufe, Festo Didactic 2002

Prede, G., Scholz, D., Eelktropneumatik, Grundstufe, Festo Didactic 2001

Watter, H., Hydraulic und Pneumatik: Grundlagen und Übungen - Anwendung und Simulation, Vieweg, 2008

Boulton, W., Pneumatic and Hydraulic Systems, Pearson, 1997


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