Forschung und Transfer

Force controlled Teleoperated Machining with Standard Industrial Robots (ForTeRob)

Für die Robotikindustrie ist die Weiterentwicklung und industrienahe Umsetzung von Kraftregelfunktionen ein wichtiger Schritt zur Erschließung neuer Anwendungsgebiete. Insbesondere für robotergestützte Materialbearbeitungsprozesse wie Schleifen und Polieren ist diese Funktionalität unabdingbar.

Der Einsatz der Kraftregelung im Bereich der Industrierobotik wird derzeit noch durch eine Reihe technologischer Hemmnisse erschwert. Das Projekt ForTeRob soll vor dem Anwendungshintergrund des kraftsensitiven Schleifens und Polierens mit Industrierobotern einen Forschungsbeitrag leisten und wesentliche Einführungshemmnisse beseitigen. ForTeRob setzt dabei auf eine Kombination aus innovativen Kraftregelansätzen und Telematik- basierter Unterstützung der Endanwender. Der Lösungsansatz soll auf der Basis von prototypischen Implementierungen und realitätsnahen Tests erforscht werden.

Videos:

Contour Tracking

Federmessstab

Verschleifen eines Werkstückes

Handführen

Dämpfungsverhalten

LaserRobotik - Integration von Scan- und Fokussiereinheiten als hochdynamische System Achsen (LARISSA)

Die robotergeführte Lasermaterialbearbeitung hat sich in der materialbearbeitenden Industrie in vielen Bereichen etabliert. Sie ermöglicht das Schneiden, Markieren und Schweißen von Werkstücken unterschiedlichster Materialien. Für die Güte der Bearbeitungsqualität ist hierbei die exakte Führung des Laserstrahlfokuspunktes entlang der gewünschten Bearbeitungskontur entscheidend. Die Entwicklung von immer leistungsfähigeren Laserstrahlquellen ermöglicht sehr hohe Bearbeitungsgeschwindigkeiten, die vom Roboter nur mit Einschränkungen ausgeführt werden können. Beim Abfahren von typischen Bearbeitungskonturen treten abrupte Geschwindigkeitsänderungen in Richtung und Betrag auf, die der Roboterarm aufgrund seiner mechanischen Trägheit nicht sofort nachvollziehen kann. Die seitens der Laserleistung erreichbaren  Bearbeitungsgeschwindigkeiten können daher häufig nicht ausgeschöpft werden.                                                    

Im Forschungsprojekt LARISSA entwickelt und erprobt die Hochschule Aschaffenburg zusammen mit den Industriepartnern Reis Robotics und RAYLASE AG neuartige Systemkonzepte für die Lasermaterialbearbeitung mit Industrierobotern. Das Ziel besteht darin - mittels einer neuen Steuerungsstrategie sowie dem Einsatz von redundanten Kinematiken - die Dynamik und Genauigkeit bei der robotergeführten Lasermaterialbearbeitung zu erhöhen. Die Kombination eines Roboters mit einem Laserscanner, sowie die Koordination dieser beiden Teilsysteme durch eine übergreifende Steuerung, wird hierbei als vielversprechender Lösungsansatz gesehen.

Die Abkürzung LARISSA steht für LaserRobotik - Integration von Scan- und Fokussiereinheiten als hochdynamische System Achsen

Videos:

Laserroboter

nicht-redundanter Fall

redundanter Fall

sensorgeführter Fall

ETARA (Entwicklungs- und Testzentrum für Automatisierung, Robotik und Automotive)

Das Projekt ETARA (Entwicklungs- und Testzentrum für Automatisierung, Robotik und Automotive) zielt darauf ab, eine Infrastruktur für die Entwicklung und Erprobung von Software für Automatisierungs- und Testsysteme zu schaffen und in Kooperation mit Industriepartnern aus den genannten Branchen im Rahmen des Technologietransfers zu nutzen. Zu diesem Zweck werden Werkzeuge zum Rapid Control Prototyping eingesetzt, welche die gängigen Zielsysteme aus den verschiedenen Anwendungsbereichen unterstützen. Für die Systemtests wird neben universell einsetzbaren Laborsystemen (z. B. dSPACE) auch das vorgesehene Spektrum an industriellen Zielsystemen in Hardware vorgehalten. Des Weiteren werden Einrichtungen für die Testautomatisierung sowie einige exemplarische Regelstrecken aufgebaut und betrieben.

Die Infrastruktur soll basierend auf einer einheitlichen Plattform eine hohe Diversität zukünftig beantragter Projekte ermöglichen. Zukünftige Themen sind branchenspezifische Anwendungen für die Automatisierungstechnik, die Robotik und Automobiltechnik sowie die Entwicklung neuer Strategien für den Hardware-in-the-Loop-Test wie z. B. Evolutionäres Testen, das mit einem Minimum an vordefinierten Testfällen einen intensiven Systemtest ermöglicht.

Die mit den Investitionen zu beschaffende gerätetechnische Infrastruktur ist wegen ihrer Modularität auch für den Einsatz in weiteren Projekten aus den genannten Branchen geeignet. Die auf der Basis dieser Infrastruktur erarbeiteten Ergebnisse bilden die Grundlage, um die Kompetenzen der Hochschule auf den einschlägigen Gebieten aufzuzeigen und auch neue Forschungsförderungen zu akquirieren.

Mobile Robotik ist ein zukunftsgerichtetes, spannendes und herausforderndes Forschungsgebiet, das künftig in vielen Bereichen eine wichtige Rolle spielen wird und einen aktuellen Trend in der Wissenschaft und Industrie darstellt. Ihre Gestalt reicht von Robotern in der Intralogistik im Zuge der Industrie 4.0 über mobile Industrieroboter bis hin zu Servicerobotern und autonomen Kraftfahrzeugen. Aufgrund der Mannigfaltigkeit des Einsatzgebietes zeichnen sich solche Roboter durch eine hohe Komplexität aus. Im Rahmen der Forschung auf diesem Themengebiet entwickelt eine Forschungsgruppe der Hochschule Aschaffenburg als Technologieträger den prototypischen Explorationsroboter EtaBot, dessen Aufgabe die Erkundung und Kartierung eines unbekannten Terrains ist. Die erarbeiteten Forschungsergebnisse sollen den zukünftigen Einsatz mobiler Robotersysteme voranbringen. Denkbare Einsatzszenarien sind Katastrophen wie Anlagenhavarien oder radioaktiver Fallout, bei denen mobile Roboter autonom und damit ohne den gefahrvollen Einsatz von Menschen einen detaillierten Lageüberblick verschaffen könnten. Um auch große Gebiete effizient und zuverlässig explorieren zu können, agiert der EtaBot in einer Gruppe von kooperierenden Robotern. Die Forschung beschäftigt sich mit Themen wie Selbstlokalisierung, Kartierung, Navigation, Bewegungsplanung, Kooperation sowie die Strukturierung der zu implementierenden Software im Hinblick auf die sich ergebende Komplexität und deren Beherrschung. Als Plattform für die Integration der Software wird das freie Robot Operating System (ROS) verwendet, wodurch die Rechenprozessorganisation und Kommunikation standardisiert und ein komfortables Debugging ermöglicht wird.