Fundamental Mechanism Theory and Machine Dynamics for Robotics

 

Lernziele

Urheberrecht: © IGMR

• Die Studierenden können trigonometrische Funktionen zur Lösung gängiger Aufgaben aus Maschinendynamik, Mechanik und Robotik anwenden.
• Die Studierenden können grundlegende Operationen von Vektoren und Matrizen schnell durchführen und verstehen die geometrische Bedeutung dieser Operationen.
• Die Studierenden können Methoden der linearen Algebra zur Lösung linearer Gleichungssysteme aus der Maschinendynamik, der Mechanik und der Robotik anwenden.
• Die Studierenden verstehen das Konzept der Eigenwerte und Eigenvektoren.
• Die Studierenden verstehen die verschiedenen Bedeutungen von Rotationen.
• Die Studierenden kennen verschiedene Möglichkeiten, Rotationen mathematisch darzustellen und deren jeweilige Vor- und Nachteile.
• Die Studierenden können die mathematischen Darstellungen von Rotationen zur Lösung gängiger Aufgaben aus der Maschinendynamik, der Mechanik und der Robotik verwenden.
• Die Studierenden verstehen den Unterschied zwischen Rotationen und homogenen Transformationen und deren mathematische Beschreibung.
• Die Studierenden können die mathematischen Darstellungen von homogenen Transformationen zur Lösung gängiger Aufgaben aus der Maschinendynamik, der Mechanik und der Robotik verwenden.
• Die Studierenden können zwischen verschiedenen Arten von Mechanismen unterscheiden.
• Die Studierenden kennen die allgemeinen Elemente von Mechanismen und ihren Zusammenhang mit der Bewegung des Mechanismus.
• Die Studierenden verstehen den Zusammenhang zwischen der Mechanismustheorie und der Kinematik von Robotern.
• Die Studierenden kennen die grundlegenden Verfahren der Mechanismusanalyse und den Zusammenhang mit der Konstruktion von Robotern.
• Die Studierenden können Methoden aus der Mechanismustheorie auf gängige Aufgabenstellungen aus der Robotik anwenden.
• Die Studierenden wissen, wie man dynamische Systeme anhand eines gegebenen technischen Systems wie zum Beispiel eines Roboters modelliert.
• Die Studierenden haben ein grundlegendes Verständnis von Schwingungen und Stabilität bei Systemen mit einem und mehreren Freiheitsgraden.
• Die Studierenden können ihr Wissen aus der Maschinendynamik auf gängige Aufgabenstellungen aus der Robotik anwenden.

 

Lehrinhalte

Mathematik

• Trigonometrie
  • Eigenschaften der trigonometrischen Funktionen
  • Identitäten und Umkehrfunktionen
  • Halbe-Winkel-Methode
• Angewandte lineare Algebra
  • Grundbegriffe der Vektoren und Matrizen
  • Vektorprodukte und geometrische Anwendungen
  • Vektorräume
  • Lineare Gleichungssysteme
• Mathematische Darstellungen von Rotationen und homogenen Transformationen
  • Euler-Winkel
  • Roll-Nick-Gier-Konvention
  • Winkel-Achse-Konvention
  • Rotationsmatrizen
  • Quaternionen
  • Homogene Transformationen

Getriebetechnik

• Klassifizierung von Mechanismen nach Dimension, Anwendung, Hauptverbindungsmerkmalen
• Gelenkvarianten und Beweglichkeit von Mechanismen
• Analyse von Mechanismen
• Geschwindigkeiten und Beschleunigungen in Mechanismen

Maschinendynamik

• Modellierung von dynamischen Systemen
• Diskrete Systeme mit einem Freiheitsgrad
• Diskrete Systeme mit mehreren Freiheitsgraden