Studium und Lehre
Labor für Handhabungstechnik und Robotik
Projekte und Studienarbeiten im Wintersemester 2023/24
Im Labor für Handhabungstechnik und Robotik werden auch im Wintersemester 2023/24 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 der Lehrveranstaltung 'Handhabungstechnik und Robotik' 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.
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 die 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 erledigt. Ebenso wurde das Andocken des Transportroboters an das Montagesystem realisiert.
Ziel dieser Projektarbeit ist nun eine weitere Integration des Transport- und Montageroboters in die Montageabläufe 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.
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.
Der Einsatz von Arbeitszellen mit Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) bietet den entscheidenden Vorteil, dass aufgrund der (in weiten Teilen) fehlenden Schutzeinhausungen die Zelle schnell für andere Aufgabenfelder umgerüstet werden kann. Dafür müssen im Rahmen der vorgeschriebenen Risikobeurteilung aber auch mögliche Kollisionsszenarien zwischen Mensch und Roboter detailliert betrachtet werden.
Im Rahmen dieser Projekt- oder Studienarbeit soll eine MRK-Zelle für die Montage von Fahrradständern aus seinen Einzelteilen realisiert werden. Dazu ist zunächst eine Planung der einzelnen Montageschritte und deren Verteilung auf Mensch und Roboter erforderlich. Dies kann auch mit dem im Labor installierten Simulator Process Simulate erfolgen. Danach soll die Zelle auf Basis eines im Labor installierten Cobots (z.B. RV-5AS-D von Fa. Mitsubishi oder UR5e von Fa. Universal Robots) realisiert und in Betrieb genommen werden. Durch die begleitende Risikobeurteilung müssen Verletzungsmöglichkeiten erkannt und verhindert werden.
Die Aufgabenstellung ist für 2 - 5 Studierende geeignet. Abhängig von der Teilnehmeranzahl kann die Aufgabenstellung angepasst werden.
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 3 - 5 Studierenden bearbeitet werden. Abhängig von der Teilnehmeranzahl 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.
Sichtlagerkästen (häufig als 'Schäferkästen' bezeichnet) dienen in vielen Unternehmen und Produktionsbereichen zur Aufbewahrung von Kleinmaterialien. In der Regel wird das Material dazu als Schüttgut in einer einzelnen Kiste gespeichert und vom Produktionspersonal manuell über einen Griff in die Kiste entnommen. Mehrere Sichtlagerkästen lassen sich nebeneinander platzieren und übereinander stapeln. Ebenso können sie in größerer Anzahl in kompletten Stand- oder Wandregalen angeordnet werden. Eine automatische Handhabung der Kästen zum Einlegen und Entnehmen aus einem Regalsystem ist prinzipiell zunächst nicht vorgesehen, sehr wohl aber denkbar.
Hauptaufgabe dieser Projekt- oder Studienarbeit ist die konstruktive Entwicklung eines möglichen Handlingsmechanismus, um Sichtlagerkästen im Umfeld eines Regalsystems gesichert handhaben zu können. Es sollen nach entsprechender Anforderungsanalyse zunächst konzeptionell mögliche Mechanismen entworfen und bewertet werden. Anschließend ist das 'Gewinner-Konzept' im Detail zu entwerfen und mittels CAD zu konstruieren. Optional ist auch die prototypische Realisierung des auskonstruierten Entwurfs gemeinsam mit der Betriebswerkstatt der Hochschule möglich.
Diese Projekt- oder Studienarbeit kann von 3 - 5 Studierenden bearbeitet werden. Als CAD-System kann Catia V5 genutzt werden, was auf den Rechnern im Labor für Handhabungstechnik und Robotik bereits installiert ist. Studierende mit nur geringen bzw. keinen Kenntnissen zu diesem System können zu Projektbeginn eine Kurzschulung bekommen. Abhängig von der Teilnehmeranzahl kann die Aufgabenstellung angepasst werden.