Robotische Systeme
Manipulatoren
Bei der Entwicklung von Bewegungseinrichtungen entstehen zwangsläufig Zielkonflikte. Die ganzheitliche modellbasierte Entwicklung und Auslegung robotischer Systeme und Algorithmen liefert anwendungsspezifisch optimierte Ergebnisse.
Für die Automatisierung von Prozessen reichen häufig frei am Markt verfügbare Lösungen nicht aus oder sind für die gegebene Anwendung nicht optimal. Das IGMR erarbeitet durch die modellbasierte Entwicklung robotischer Systeme optimale Lösungen für die verschiedensten Teilbereiche der Robotik.
Motivation
Für die Automatisierung von Prozessen werden in der Regel verschiedenste Bewegungseinrichtungen benötigt. Dazu zählen heutzutage häufig auch robotische Systeme, da diese eine große Flexibilität bezüglich der umsetzbaren Bewegungsaufgabe mit sich bringen. Häufig kommen hierfür frei am Markt verfügbare Systeme zum Einsatz. Da diese jedoch für einen breites Spektrum an Kundinnen und Kunden sowie für vielfältige mögliche Anwendungen entwickelt wurden, stellen diese in den seltensten Fällen eine optimale Lösung dar. Dadurch besitzen sie meist eine größere Leistung und damit einen höheren Energieverbrauch als für die vorgesehene Aufgabe benötigt, haben einen größeren Platzbedarf als notwendig oder bieten softwareseitig nicht die Schnittstellen und Steuerungsmöglichkeiten, die zur Umsetzung des angestrebten Prozesses benötigt werden.
Ziel
Das Ziel ist es, robotische Systeme für die Automatisierung von Prozessen zu entwickeln. Dabei wird für eine beliebige gegebene Anwendung eine optimale Lösung erarbeitet, die den Anforderungen bezüglich Leistung, Platzbedarf, Kosten und Software gerecht wird.
Vorgehen
Erreicht wird dies durch die modellbasierte kinematische und dynamische Optimierung und Auslegung von robotischen Systemen sowie die softwareseitige Entwicklung von Algorithmen. Die mechanische Konstruktion, Fertigung sowie Montage und Inbetriebnahme schließen den Entwicklungsprozess physischer Hardware ab. Die Funktion der entwickelten Systeme und Algorithmen kann nach Bedarf in Simulationsumgebungen, im Labor oder anwendungsnah bei Industriepartnern getestet und validiert werden.
Indoor Sensordatenverarbeitung
Motivation
Umweltwahrnehmung ist in der Robotik ein vielbeforschtes Themengebiet. Im Gegensatz zu den meisten Ansätzen, setzen wir auf effiziente und leichte Methoden, um diverse Wahrnehmungsaufgaben zu lösen.
Ziel
Im Gegensatz zu den meisten Ansätzen, setzen wir auf effiziente und leichte Methoden, um diverse Wahrnehmungsaufgaben zu lösen. Unser Ziel ist es, neue Anwendungen zu ermöglichen ohne erhöhte Ansprüche an die Hardware zu stellen. Mit diesem Grundgedanken bringen wir Lokalisierung und Tracking bei unseren Forschungs- und Industriepartnern, sowie in unserem Forschungsnetzwerk, dem Deutschen Rettungsrobotik Zentrum, zum Einsatz.
Vorgehen
Wir entwickeln vornehmlich Radar-Methodik für den Einsatz in Extremszenarien. Dabei entstanden bisher Ansätze zur Lokalisierung, SLAM und Beinpaartracking. Auch ab vom groben Einsatz in Bau und Rettungstechnik, entwickeln wir effiziente Methoden zur Feinpositionierung und der Navigation auf engem Raum, unter anderem mit unserem Industriepartner, der Trapo AG.
Anwendungen in rauen Umgebungen
Raue Umgebungen erfordern robuste und flexible robotische Systeme. So können Menschen von gefährlichen, repetitiven und gesundheitsschädlichen Aufgaben befreit werden.
Die Grenzen der Automatisierungstechnik verschieben sich stetig, sodass neue Anwendungen außerhalb des industriellen Umfelds möglich werden. Dazu zählen das Bauwesen, das Handwerk und die zivile Sicherheit. In diesem Kontext entwickelt das IGMR robotische Systeme, welche in ihrem mechatronischen Design sowie dem implementierten Verhalten den rauen und hochflexiblen Umgebungsbedingungen gerecht werden.
Motivation
In zahlreichen Branchen und Berufsgruppen werden Menschen bislang nicht durch robotische Systeme in Ihrer täglichen Arbeit unterstützt oder entlastet. Dabei zählen gerade die Berufe im Bauwesen, Handwerk und der zivilen Sicherheit als körperlich besonders fordernd. Dies liegt an den zu bewegenden Lasten, den repetitiven Tätigkeiten und diversen schädlichen Umgebungseinflüssen, wie Staub, Lärm und großer Hitze. Durch diese Belastungen werden diese Berufe für Fachkräfte zunehmend unattraktiver, wodurch der Fachkräftemangel zusätzlich verstärkt wird. Abgesehen von der Entlastung des Menschen, haben insbesondere das Bauwesen sowie das Handwerk einen großen Anteil an der Produktion klimaschädlicher Treibhausgase, welche durch schwankende Qualität, hohen Abfallanteil und Einsatz CO2-intensiver Materialien.
Ziel
Hauptziel ist es, den Menschen von repetitiven, gefährlichen und schädlichen Tätigkeiten im Bauwesen, Handwerk und der zivilen Sicherheit zu befreien. Dadurch sollen die Arbeitsplätze wieder attraktiver für junge Fachkräfte werden. Gleichermaßen sollen unter Beibehalt oder Steigerung von Qualität und Produktivität der klimaschädliche Fußabdruck verkleinert werden.
Vorgehen
Erreicht werden die Ziele durch eine umgebungsspezifische Entwicklung von robusten robotischen Systemen und dem zugehörigen Verhalten. Dazu zählen die kinematische und dynamische Auslegung von Sonderkinematiken, deren Konstruktion und die Fertigung sowie Montage. Die Entwicklung setzt dabei auf einen ganzheitlichen, modellbasierten Ansatz, der die angebundenen Prozesse ebenso wie den Menschen berücksichtigt. Die Funktion der so entwickelten Demonstratoren kann in Simulation, im Labor und auf baustellenähnlichen Testflächen der RWTH validiert werden.