Robotik

Dieses hochschulinterne Projekt erzeugt Interesse in Medien und Wirtschaft. Im Jahr 2011 wurde aufgrund des Kontaktes zu B&R das Fundament für den innovativen Umbau eines 2 Tonnen ABUS Portalkrans zu einem automatisch steuerbaren, visualisierten Roboter mit B&R Automation, Teaching- und Fernsteuerungsfunktionen und Schnittstellenrealisierung zum Magnet-Pneumatik-Kombi-Greifer gelegt.

Im späteren Projektverlauf konnte ThyssenKrupp Magnettechnik als zusätzlicher Kooperationspartner speziell für Magnetsystem-Technik gewonnen werden. Festo konnte einen guten Beitrag für eine neuartige Pneumatik-Schlaufen-Führung leisten. Das Projekt Portalkranroboter wurde von Beginn an von Prof. Stanek als Ingenieurbüro-orientiertes Groß-Projekt konzipiert. Durch Grundkenntnisse der Master-Studierenden in den Bereichen Elektronik, Mechatronik, Steuerungs- & Visualisierungstechnik konnte dieses mit Abstand aufwändigste Projekt in mehrere Teilprojekte unterteilt, koordiniert und wieder zum Ganzen zusammengefügt werden. Notwendige Kenntnisse in Magnettechnik-Mechatronik wurden den Lab-Projektingenieuren interaktiv vermittelt und FEM-Auslegungen von Prof. Stanek durchgeführt. Die über 20 Master-Entwickler konnten neben fachlichem Zugewinn praxisgerechtes Projektmanagement laborintern & extern trainieren.

Der Portalkranroboter basiert auf einer TTTR Kinematik.

• 5 Achsen
• elektrischer Parallelgreifer
• montiert auf einer geregelten 250cm Linearachse
• steuerbar mittels SPS
• 3D Visualisierungs und Simulationssoftware RobotoCAM
• Teaching Box für Offline-Betrieb und synchronisierten Online-Modus

• Leichtbauroboter mit 7 Achsen, Reichweite 1260mm
• Genauigkeit 0,1mm
• integriertes Display, integrierte Kamera, sensitiver Parallelgreifer

Am Labor wurden zwei mobile Plattformen mit unterschiedlichen Antrieben entwickelt und aufgebaut. Der eine Roboter basiert auf einem Differentialantrieb mit zwei separat gesteuerten Schrittmotoren und einem passiven Stützrad. Der andere Roboter fährt mit vier unabhängig angetriebenen Mecanum-Rädern und realisiert somit eine holonome Bewegung.

Die Steuerung der beiden Roboter ist mit einem Arduino-Mikrocomputer realisiert. Als Sensorik für die Umgebungserfassung wurden bisher preiswerte Ultraschallsensoren verwendet. In Zukunft sollen diese aber durch einen Laserscanner erstzt werden.

Es existiert auch eine selbstentwickelte Fernsteuerung zur manuellen Bedienung. Der nächste Schritt wird die Implementierung eines SLAM-Verfahrens (Simultaneous Localization And Mapping) zur autonomen Navigation und Hinderniserkennung sein.

Ein Delta-Roboter ist ein spezieller Roboter mit Parallelkinematik, d.h. die Roboterarme bewegen den Greifer in einer parallelen Struktur. Typischerweise werden drei Arme über Servo-Motoren angesteuert, welche an der Montageplatte sitzen. Alle anderen Gelenke arbeiten passiv. Durch eine geringe Masse, beziehungsweise einem geringen Trägheitsmoment, können schnelle Bewegungen realisiert werden.                                                                                                                                                            Im Zuge einer Studienarbeit im Automatisierungslabor wurde, basierend auf einem Arduino, ein funktionsfähiger Roboter mit Parallelkinematik entwickelt, welcher aktuell nur über serielle Konsole der Entwicklungsumgebung von Arduino gesteuert wird.

In der Industrie findet er Anwendung in sogenannten Pick-and-Place-Aufgaben.

Mögliche Erweiterungen sind die Implementierung eines HMI zur Steuerung per Computer oder Smartphone und die Entwicklung eines sensitiven, elektrischen Greifers und einer Bremse.      Darüber hinaus wäre die Implementierung eines Teach-In-Verfahrens eine weitere interessante Verbesserung, um dem Roboter Bewegungsabläufe beizubringen.