Studium und Lehre
Labor für Handhabungstechnik und Robotik
Projekte und Studienarbeiten im Sommersemester 2024
Im Labor für Handhabungstechnik und Robotik werden auch im Sommersemester 2024 wieder Projekte und Studienarbeiten für Studierendenteams aller Studiengänge angeboten. Der jeweilige Arbeitsaufwand - auch im Hinblick auf die zu erwerbenden Leistungspunkte - kann dabei abgestimmt werden.
Für alle Projektarbeiten gilt: Eine Bearbeitung im Team ist erwünscht. Die Teilnahme an den Lehrveranstaltungen 'Handhabungstechnik und Robotik' oder 'Montagetechnik und Automatisierung' ist nicht zwingend erforderlich - erleichtet bei einigen Projekten aber ggf. den Einstieg in die jeweilige Aufgabenstellung.
Bei Fragen zu den einzelnen Themen nehmen Sie bitte Kontakt via Email auf.
Projekte in Zusammenarbeit mit Unternehmen
Die Fa. Ossenberg stellt am Standort in Rheine Gehhilfen in großer Stückzahl her. Der obere Teil jeder Gehhilfe - das Griffstück - wird dabei auf einer Kunststoffspritzgießmaschine produziert. Für die Handhabungsaufgaben im Umfeld der Spritzgießmaschine soll eine Automatisionslösung konzipiert und entwickelt werden. Erste Überlegungen sehen vor, dass die Griffstücke von einem Robotersystem vom abführenden Förderband der Spritzgießmaschine gegriffen werden und dann mit dem Ziel des maximalen Füllstands in eine Gitterbox abgelegt werden.
Ziel dieser Projektarbeit ist die Konzeptentwicklung für eine entsprechende Roboteranlage. Somit müssen zunächst die Kennzahlen der Anlage (Produktvarianten, Stückzahlen, Abmessungen im Maschinenumfeld) zusammen mit den Kundenanforderungen (Kunde = Fa. Ossenberg) aufgenommen und analysiert werden. In einem nächsten Schritt können dann Handhabungsabläufe unter Verwendung unterschiedlicher Automatisierungskomponenten (z.B. Roboter, aber auch ggf. Bildverarbeitungssysteme) entworfen werden. Nachfolgend sind die entstandenen Automationskonzepte geeignet gegenüberzustellen, um das favorisierte Gesamtkonzept zu ermitteln. Bei der Selektion geeigneter Anlagenkomponenten sollen möglichst am Markt verfügbare Geräte Verwendung finden.
Selbstverständlich ist eine intensive Begleitung der Projektarbeit durch Fa. Ossenberg erwünscht. Ebenso sind Vorort-Termine in Rheine möglich und nötig. Die Projektarbeit kann von 3 bis 6 Studierenden in Teamarbeit bearbeitet werden. Abhängig von der Personenzahl kann die Aufgabenstellung angepasst werden.
Entwicklungsprojekte im Hochschullabor
Im Labor für Handhabungstechnik und Robotik bildet ein Doppelgurtband-Transportsystem der Firma Bosch Rexroth die Basis des installierten automatischen Montagesystems. Mit dem Transportsystem werden die einzelnen Warenträger mit ihren Montageobjekten zu den jeweiligen Roboterstationen bewegt. Beim Wechsel der Warenträger an einer jeden Roboterstation muss der vorgehende Warenträger die Station zunächst verlassen, damit der bereits wartende Warenträger in die Station übergesetzt werden kann. Hierdurch geht bedingt durch die geringe Bandgeschwindigkeit (18 m/min) wertvolle Taktzeit verloren. Schnelleinzüge (auch Werkstückträger-Booster genannt) reduzieren dieses Problem, da sie die Warenträger unabhängig von der Bandgeschwindigkeit im Umfeld einer Roboterstation schneller bewegen.
In einer vorhergehenden Projektarbeit wurde bereits ein Schnelleinzug speziell für das Montagesystem im Labor konstruiert und prototypisch getestet. Mögliches Verbesserungspotenzial hinsichtlich Funktionalität, aber auch mit Blick auf Material- und Installationskosten wurde dabei sichtbar.
Das Ziel dieser Projekt- oder Studienarbeit ist eine grundlegende Analyse der bisherigen Arbeiten und die Ableitung von Optimierungspotenzialen. Dabei sollen generierte Ideen auch immer prototypisch in Zusammenarbeit mit der Betriebswerkstatt der Hochschule realisiert und praktisch in Versuchsläufen erprobt werden. Handwerkliches Geschick ist hierbei sicherlich von Vorteil.
Die Projekt- oder Studienarbeit kann von 2 - 5 Studierenden bearbeitet werden. Abhängig von der Teilnehmeranzahl kann die Aufgabenstellung angepasst werden.
Im Labor für Handhabungstechnik und Robotik ist im Umfeld des robotergestützten Montagesystems ein IRB360 (FlexPicker) der Fa. ABB installiert. Der Roboter ist bisher nicht in die Montageabläufe des Montagesystems integriert, was im Rahmen dieser Projektarbeit geändert werden soll. Im Einzelnen sind hierfür folgende Arbeitspakete zu erledigen:
- Auswahl einer FlexPicker-geeigneten Montagebaugruppe (Anm.: Der FlexPicker besitzt nur 4 Roboterachsen) mit entsprechendem Montageablauf für das gesamte Montagesystem.
- Auswahl bzw. Entwurf und Konstruktion eines geeigneten Greifers für den FlexPicker.
- Entwurf eines geeigneten Warenträgers für den Transport der zu montierenden Baugruppe im Montagesystem.
- Programmierung der Kommunikation zwischen dem FlexPicker und der Steuerung des gesamten Montagesystems im Labor.
- Teachen der am Montageablauf beteiligten Roboter und Inbetriebnahme des gesamten Montageszenarios.
Die Aufgabenstellung ist für 2 - 5 Studierende geeignet. Abhängig von der Teilnehmeranzahl kann die Aufgabenstellung angepasst werden.
Das Labor für Handhabungstechnik und Robotik ist Teil der Verteilten Smart Factory an der Hochschule Osnabrück und betreibt hierfür ein Mehrrobotermontagesystem. Im Produktionsbetrieb werden Warenträger mittels eines Bandfördersystems zu Montagestationen bewegt, wo dann unterschiedliche Roboter Montageschritte ausführen. Hinter der letzten Montagestation befindet sich dann das fertige Produkt auf dem Warenträger und kann entnommen werden. Die Steuerung der Montageabläufe geschieht über den Einsatz Digitaler Zwillinge. Hierfür sind die Roboter, ebenso wie die Förderbänder und Montagestationen entsprechend einer serviceorientierten Architektur jeweils mit Webservices ausgestattet. Die Koordination der Montageabläufe wird dann über eine einfache Tabelle eingegeben.
Das Montagesystem wurde um einen weiteren Roboter (Yaskawa MH6-10) ergänzt. Dieser muss nun in Betrieb genommen und in die Steuerungs- und Montageabläufe der gesamten Anlage integriert werden. Die Aufgaben hierbei sind vielfältig und können unter Berücksichtigung der gewünschten studentischen Lernziele zu Projektbeginn definiert und angepasst werden.
Mögliche Arbeitspaket sind dabei:
- Einarbeitung in die Bedienung und Programmierung des Roboters. Bei Bedarf kann zu Projektbeginn auch Robotik Crashkurs absolviert werden.
- Gestaltung der Adapterplatte für den Anbau des im Labor vorhandenen automa-tischen Greiferwechselsystems am Roboter.
- Programmierung eines Webservice als Digitaler Zwilling (die Funktionsweise und Implementierung kann von den bestehenden Services übernommen wer-den). Die Programmierung erfolgt in C/C++ z.B. unter Verwendung von Visual Studio.
- Erstellung eines Serverprogramms auf dem Roboter zur Kommunikation mit dem Digitalen Zwilling (auch die Funktionsweise und Implementierung kann von ei-nem anderen Roboter übernommen werden). Die Programmierung erfolgt dabei in der Roboter-eigenen Sprache INFORM II.
- Entwurf und Inbetriebnahme eines neuen Montageszenarios für die gesamte Roboteranlage unter Einbeziehung des neuen Roboters.
- Abbildung des Roboters im Robotersimulator Process Simulate der Fa. Siemens und Integration in das Gesamtsimulationsmodell des Labors
Die Projektarbeit kann von 4 bis 6 Studierenden in Teamarbeit bearbeitet werden. Abhängig von der Personenzahl kann die Aufgabenstellung angepasst werden.
Im Labor für Handhabungstechnik und Robotik existiert ein mobiler Transport- und Montageroboter, der HS-MobiRob. Er besteht aus dem Transportroboter MiR200, auf den ein UR5e-Roboter und ein Transportbandelement aufgesetzt wurden. Das gesamte Robotersystem mit den Möglichkeiten eines Transports von Warenträgern im Labor und der Durchführung von Montagearbeiten auf den transportierten Warenträgern soll in weitere Labor-Produktionsszenarien und damit in die Smart Factory der Hochschule eingebunden werden. In vorhergehenden studentischen Projektarbeiten wurde bereits die Kommunikation zwischen dem HS-MobiRob und dem restlichen Montagesystem im Labor zu großen Stücken erledigt. Ebenso wurde das Andocken des Transportroboters an das Montagesystem realisiert.
Ziel dieser Projektarbeit ist nun die Entwicklung und Inbetriebnahme weiterer Montageszenarien im Labor für Handhabungstechnik und Robotik. Dazu müssen ggf. weitere Aufbauten für den HS-MobiRob entworfen und zusammen mit der Betriebswerkstatt der Hochschule gebaut werden. Ebenso müssen Montagebewegungen für den UR5e-Roboter programmiert werden und neue Routen für den Transportroboter im Labor eingerichtet werden. Schließlich soll ein Gesamtszenario (Montagearbeiten im Montagesystem zusammen mit Materialbewegungen mittels Transportroboter) entworfen und realisiert werden.
Die Projektarbeit kann von 3 bis 6 Studierenden in Teamarbeit bearbeitet werden. Abhängig von der Personenzahl kann die Aufgabenstellung angepasst werden.
Der Robotersimulator Process Simulate der Fa. Siemens ist ein in der Industrie weit verbreiteter Prozesssimulator. Neben einer Betrachtung reiner Bewegungsabläufen von Robotern können im 'Line-Simulation-Modus' auch Materialbewegungen im Sinne einer Materialflusssimulation untersucht werden. So ist es dann auch möglich Sensoren und Aktoren im Simulationsmodell abzubilden und schließlich über eine selbstdefinierte Steuerungsstrategie die Materialflüsse im Simulator zu koordinieren. Es kann so das spätere Verhalten einer Fertigungsanlage im Sinne einer virtuellen Inbetriebnahme in der frühen Phase einer Entwicklung von Fertigungs- und Montageanlagen betrachtet und analysiert werden.
In dieser Projekt- oder Studienarbeit sollen zunächst die grundlegenden Komponenten des Simulators im 'Line-Simulation-Modus' zusammen mit den Modellierungsmöglichkeiten untersucht werden. Anschließend soll ein bereits existierendes Simulationsmodell der robotergestützten Montageanlage im Roboterlabor um die Bewegungsabläufe der Warenträger auf dem installierten Doppelgurtbandsystem ergänzt und getestet werden. Über eine dann erstellte Steuerungsstrategie soll schließlich ein möglicher Ablauf innerhalb der Montageanlage im Simulator nachgestellt werden. Die Dokumentation der erarbeiteten Erkenntnisse erfolgt im laboreigenen Wiki-System.
Diese Projekt- oder Studienarbeit kann von einem Studierenden in Einzelarbeit oder einem Team aus zwei Studienenden durchgeführt werden. Der Zugang zum Simulator ist auch aus dem Home-Office heraus möglich.