Robotik und Mechatronik

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In der Gruppe Robotik und Mechatronik werden Robotersysteme und Automatisierungsverfahren erforscht, weiterentwickelt und optimiert. Dabei liegt das Hauptaugenmerk auf parallelen, seriellen und hybriden industriellen Robotern und autonomen mobilen Plattformen (FTF, AGVs). Grundlagenorientierte Themen, beispielsweise zu redundanten Systemen, re-konfigurierbaren Robotern oder dem Einsatz von Festkörpergelenken, werden im Rahmen von Promotionsvorhaben und öffentlich geförderten Projekten erforscht. Anwendungsorientierte Forschungsfragen bearbeiten wir in direkter Kooperation mit Roboter-Herstellern, Systemlieferanten und Endanwendern. Aktuelle Fragestellungen im Bereich von Industrie 4.0 und vernetzter Automation stehen im Vordergrund der Forschungsaktivitäten innerhalb des RWTH-Exzellenzclusters „Integrative Produktionstechnik für Hochlohnländer“.

In der Lehre bietet das IGMR zusammen mit der International Academy der RWTH Aachen den internationalen Masterstudiengang „Robotic Systems Engineering“ an. Der direkte Kontakt zu den Studierenden in den Lehrveranstaltungen „Robotic Systems“ und „Advanced Robotic Kinematics and Dynamics“ bildet die Grundlage für zahlreiche Abschlussarbeiten die in Forschung und Industrie betreut werden.

 


Modellierung und Steuerung

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Bei der Modellierung und Steuerung von bestehenden Robotersystemen steht das Verständnis des Systemverhaltens und die damit direkt zusammenhängende Verbesserung der technischen Leistungsfähigkeit im Vordergrund. Durch die kinematische und dynamische Analyse sind wir so zum Beispiel in der Lage den Arbeitsraum und das Bewegungs- und insbesondere Schwingungsverhalten zu optimieren. Darüber hinaus ermöglicht die Kalibrierung und Berechnung von Steifigkeits- und Toleranzeinflüssen eine deutlich gesteigerte Genauigkeit für robotische Systeme. Die Kenntnisse des Systemverhaltens finden darüber hinaus zum Beispiel bei dynamischen, modelbasierten Vorsteuermodellen oder der Auslegung und Optimierung der Regelparameter Anwendung.

 


Entwicklung und Validierung

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Individuelle und applikationsspezifische Handhabungssysteme erfordern ein grundlegendes methodisches Vorgehen für die Entwicklung, Auslegung und Validierung der Hardware und Funktionalität. Durch die etablierten Methoden der Strukturauswahl und Maßsynthese in Verbindung mit kinematischer und dynamischer Analyse entwickeln und dimensionieren wir Handhabungssysteme mit spezifischem Eigenschaftenprofil, beispielsweise einer geforderten Pick- und Place-Zeit im aufgabenspezifisch notwendigen Arbeitsraum. Neben der Vorauslegung, Entwicklung und Konstruktion steht dabei auch die Umsetzung von Prüfständen, die Versuchsdurchführung und die messtechnische Validierung der Eigenschaften im Vordergrund.

 


Projekte im Bereich Robotik und Mechatronik

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Helix

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Weltweit fliegen rund 1,4 Millionen Flugzeuge und Fluggeräte, bei denen ein oder mehrere Propeller für den Vortrieb sorgen. Die Firma Helix hat dafür ein umfangreiches Programm an verschiedenen Propellertypen entwickelt, die extrem belastbar sind und hervorragende Wirkungsgrade aufweisen. Die Herstellung dieser Propeller erfolgt im sogenannten Handlaminierverfahren (Nass in Nass). Schicht für Schicht werden Kohlefasergewebe, mehrere Kohlefaser-Gurte sowie Unidirektional-Bänder mit einem glasfaserverstärkten expandierenden Epoxidharz in einer für den jeweiligen Propellertyp entwickelten Form miteinander verbunden. Erst nach der Aushärtung können die Propeller aus den Formen gelöst werden.

 

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Internet of Production - IoP

IoP
Agile Montagesystem durch Zusammenarbeit von Roboter- und Sensornetzwerk

Agile, frei-vernetzte Montagesysteme, die sich durch die sensorgestützte Kooperation mehrerer mobiler und stationärer Roboter auszeichnen, können durch die Vereinigung von Robotik- und Sensornetzwerk als Teil des Internet of Production (IoP) betrachtet werden, welches ein übergreifendes Informations-Netzwerk darstellt. Konkret können diese Montagesysteme durch die Abbildung in einem Meta-Modell befähigt werden als Teil des IoP zu agieren. Dies ermöglicht die Generierung eines sogenannten „Digital-Shadow“ im IoP.

 

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Next Generation MRK

Logo des Next Generation Projektes mit dem Schriftzug Next Generation - Mit flexiblen Roboterlösungen inklusive Arbeit entwickeln.

Mensch im Rollstuhl sitzt an einem Inklusionsarbeitsplatz (Tisch) und wird bei der Arbeit von einem Roboter unterstützt.

Konzept des inklusiven Mensch-Roboter Arbeitsplatzes

 

Das Projekt Next Generation – mit flexiblen Roboterlösungen inklusive Arbeit entwickeln setzt sich zum Ziel, die individuelle Arbeitsfähigkeit von Menschen mit komplexer Beeinträchtigung durch innovative Technologien wesentlich zu unterstützen, zu erweitern und zu entwickeln.

 

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PARAGRIP

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Die Rahmenbedingungen für produzierende Unternehmen haben sich in den letzten Jahren grundlegend in Richtung steigender Komplexität und Dynamik innerhalb der Unternehmen und im industriellen Umfeld gewandelt. Die hierfür verantwortlichen Faktoren sind neben der fortschreitenden Globalisierung die rasante technologische Entwicklung und eine veränderte Ressourcenlage, die ein Umdenken in der Automatisierungstechnik erfordert. Ein verstärkter Fokus auf die individualisierte Produktion durch Flexibilisierung und Wandlungsfähigkeit von Verpackungs-, Montage- und Handhabungssystemen hilft das Dilemma zwischen wirtschaftlicher Produktivität und differenzierender Variantenvielfalt aufzulösen.

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Parallelkinematische Nähanlage

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Bestehende Industrieroboter-Nähanlagen erreichen Stichgeschwindigkeiten von ca. 500 Stichen pro Minute. Im Rahmen dieses Forschungsprojekts soll aus wirtschaftlichen Gründen eine Maschine entwickelt werden, die mindestens die doppelte Stichgeschwindigkeit bei ausreichender Nahtqualität erreicht. Hierfür ist die Entwicklung einer entsprechend schnellen Nähtechnik notwendig. Gleichzeitig müssen die prozessbedingten, schwingungsanregenden hochdynamischen Belastungen während des Nähvorganges kompensiert werden.

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KONTAKT


Institut für Getriebetechnik, Maschinendynamik und Robotik

RWTH Aachen

Eilfschornsteinstraße 18

52062 Aachen

 

Tel.: +49 (0)241 80 95546

Fax:  +49 (0)241 80 92263

Mail: 

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