Industrielle Robotik

11B2323

Bachelor

Deutsch

5.0

Winter- und Sommersemester

1 Semester

Industrieroboter sind bei der technischen Gestaltung von Produktionsprozessen ein fester Bestandteil. Der effiziente Einsatz von Industrierobotern erfordert fundierte Kenntnisse über den Aufbau und die Funktionsweise entsprechender Geräte. Hierfür bildet die Betrachtung kinematischer Zusammenhänge und das Verständnis zur Funktionsweise von Robotersteuerungen die Basis. Bei der Planung von Industrieroboterarbeitszellen unterstützen Programmier- und Simulationswerkzeuge. Hierdurch gelingt es, Industrieroboter zielgerichtet in Produktionsumgebungen einzusetzen.

Nach erfolgreichem Abschluss des Moduls kennen Studierende Industrieroboter als Produktionskomponente, deren mechanischen und kinematischen Aufbau, ihre Funktion und ihre Einsatzmöglichkeiten. Sie kennen den Aufbau und die Funktionsweise einer Robotersteuerung und können Industrieroboter bedienen, sowie direkt am Roboter aber auch offline mit einem Programmier- und Simulationsprogramm programmieren. Zudem können Studierende Industrieroboteranlagen unter Nachhaltigkeits- und Wirtschaftlichkeitsaspekten planen und nach sicherheitstechnischen Kriterien auslegen.

Exkursionen werden bedarfsorientiert und begleitend zu der Lehrveranstaltung durchgeführt.

1. Einführung und Zusammenhänge -> Historische Entwicklung, Roboterbauformen und Einsatzgebiete, Einsatzzahlen zu Industrierobotern und deren Entwicklung

2. Grundlagen der Robotik -> Kinematikmodellierung, Positions- und Orientierungsänderungen, Orientierungsbeschreibungen in der Robotik

3. Transformationen und kinematische Ketten -> Homogene Transformationsmatrix, Denavit-Hartenberg-Parameter, Transformationsberechnungen, Konfigurationen, Singularitäten

4. Steuerung von Industrierobotern -> Betriebsarten, Steuerungsarten, Pfad- und Bahnplanung, Bewegungsverhalten

5. Simulation und Programmierung von Industrierobotern -> Programmierverfahren und Programmiersprachen, Offline-Programmier-/Simulationssysteme, realistische Bewegungssimulation, Virtual Robot Controller

6. Aufbau von Industrierobotern -> Technische Gestaltung, Antriebs- und Getriebetechnik, Messsysteme, Kenngrößen, Sicherheitseinrichtungen

7. Komponenten einer Industrieroboterzelle -> Endeffektoren, Sensoren, Bildverarbeitungssysteme, SPS, Sicherheitseinrichtungen (auch bei Mensch-Roboter-Kollaboration)

8. Effizienter und nachhaltiger Industrierobotereinsatz -> Planung von Industrieroboterarbeitszellen, Nachweis der Wirtschaftlichkeit, Betrachtung eines nachhaltigen Robotereinsatzes

Der Arbeitsaufwand für das Modul umfasst insgesamt 150 Stunden (siehe auch "ECTS-Leistungspunkte und Benotung").

• Klausur oder
• Portfolio-Prüfungsleistung

• experimentelle Arbeit

Die benotete Prüfungsleistung wird vom Dozierenden festgelegt: Klausur oder Portfolio-Prüfungsleistung.

Die Portfolio-Prüfungsleistung besteht aus vier Elementen, welche die vermittelten technischen, rechnerischen und methodischen Fähigkeiten fokussieren. Sie setzt sich aus 2 semesterbegleitenden mündlichen Projektberichten (PMU) und 2 schriftlichen Projektberichten (PSC) zusammen. Die Gesamtpunktzahl beträgt 100 Punkte, wovon in jedem Projektbericht maximal 25 Punkte erreicht werden können.

Benotete Prüfungsleistung:

• Klausur: siehe jeweils gültige Studienordnung
• Portfolio-Prüfung:
  Mündlicher Projektbericht (als Bestandteil einer Portfolio-Prüfung): 10 Minuten
  Schriftlicher Projektbericht (als Bestandteil einer Portfolio-Prüfung): 2 - 3 Seiten bzw. 4 - 5 Seiten

Unbenotete Prüfungsleistung:

• Experimentelle Arbeit: ca. 4 bis 6 Versuchsaufgaben

Für dieses Modul werden vertiefte Kenntnisse zur Vektor- und Matrizenrechnung vorausgesetzt. Desweiteren werden Kenntnisse zur elektrischen Antriebstechnik und grundlegende Programmierkenntnisse erwartet.

Nach Abschluss des Moduls können Studierende grundlegende Zusammenhänge zur industriellen Robotik einordnen. Sie können Bauformen von Industrierobotern abgrenzen und deren Aufbau erklären. Sie kennen die Funktionsweise von Robotersteuerungen und deren Programmiermöglichkeiten, sowie die elementaren Transformationsberechungen bei Bewegungsabläufen. Die Studierenden können zudem notwendige Peripherie für eine funktionstüchtige Industrieroboterarbeitszelle identifizieren und die Schritte für die Planung einer entsprechenden Arbeitszelle darstellen.

Die Studierenden können nach erfolgreichem Abschluss dieses Moduls die Einsatzmöglichkeiten von Industrierobotern abschätzen und vergleichen. Sie können kinematische Zusammenhänge bei Industrierobotern beschreiben und die Abläufe zur Steuerung von Roboterbewegungen verdeutlichen. Ebenso können die Studierenden unterschiedliche Programmierverfahren für Industrieroboter erklären und deren Effizienz vergleichen.  Weiterhin können sie passende Roboter und notwendige Peripherie von einander abgrenzen und für Industrieroboterarbeitszellen auswählen, sowie die Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit eines Industrierobotereinsatzes generell diskutieren.

Nach dem erfolgreichen Abschluss dieses Moduls können Studierende Industrieroboterarbeitszellen planen, in Betrieb nehmen und einen Wirtschaflichkeits- und/oder Nachhaltigkeitsnachweis herausarbeiten. Hierzu recherchieren, entwickeln und bewerten sie Lösungsansätze zu einzelnen Funktionen der Arbeitszelle und führen diese integrativ zusammen. Im Weiteren können die Studierenden die notwendigen Transformationsrechnungen durchführen und unter Verwendung eines Programmier- und Simulationsprogramms oder auch direkt über das Handbediengerät Industrieroboter bedienen und programmieren.

• Rokossa, Dirk

• Rokossa, Dirk