Handhabungstechnik und Robotik

Ingenieurwissenschaften und Informatik

Version 16.0 vom 10.08.2022

11B0202

Industrial Handling Technologies and Robotics

• Maschinenbau (B.Sc.)
• Maschinenbau im Praxisverbund (B.Sc.)
• Lehramt an berufsbildenden Schulen - Teilstudiengang Metalltechnik (M.Ed.)
• Mechatronic Systems Engineering (M.Sc.)
• Mechatronik (B.Sc.)
• Elektrotechnik (B.Sc.)
• Elektrotechnik im Praxisverbund (B.Sc.)
• Fahrzeugtechnik (Bachelor) (B.Sc.)

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Zur Automatisierung und Rationalisierung bei Fertigungs- und Montageprozessen sind viele Aufgabenstellungen im Umfeld einer Handhabung von Werkstücken und/oder Werkzeugen zu bearbeiten und effizient zu l?sen. Seit Jahren werden hierfür verst?rkt Industrieroboter eingesetzt, was fundierte Kenntnisse über Handhabungstechnik im allgemeinen und Robotik im speziellen erforderlich macht.Nach erfolgreichem Abschluss des Moduls sind Studierende in der Lage, Handhabungsaufgaben zu analysieren und hierfür effiziente L?sungen zu entwickeln. Die Studierenden kennen dazu existierende Handhabungsger?te und k?nnen diese komplett oder Teilfunktionalit?ten daraus zu einer L?sung der eigenen Handhabungsaufgabe integrieren. Dies schlie?t die handhabungstechnische Analyse von Handhabungsobjekten und die Erkennung von Werkstückeinflüssen auf den Handhabungsprozess mit ein. Weiterhin kennen die Studierenden Industrieroboter als Handhabungsautomaten, deren mechanischen und kinematischen Aufbau, ihre Funktion und ihre Einsatzm?glichkeiten. Sie kennen den Aufbau und die Funktionsweise einer Robotersteuerung und k?nnen Industrieroboter bedienen, sowie direkt am Roboter aber auch offline mit einem Programmier- und Simulationsprogramm programmieren. Zudem k?nnen Studierende Industrieroboteranlagen unter wirtschaftlichen Aspekten planen und unter sicherheitstechnischen Kriterien auslegen.

1. Grundlegende Begriffe und Zusammenh?nge-> Historische Entwicklung, handhabungstechnische Grundlagen, Ordnungszust?nde, Einsatzzahlen zu Industrierobotern und deren Entwicklung
2. Handhabungsfunktionen-> Struktur der Handhabungsfunktionen, symbolische Darstellung
3. Werkstückeinflüsse auf die Handhabung-> handhabungstechnisch relevante Werkstückmerkmale, Ordnungsmethoden
4. Systematik der Handhabungsger?te-> Speicher, Zuführungen, Vereinzeler, Bewegungsautomaten und Manipulatoren, Ordnungseinrichtungen, Greifer
5. Transformationen und kinemtische Ketten bei Industrierobotern-> Orientierungsbeschreibungen und homogene Transformationen in der Robotik, Denavit-Hartenberg-Parameter, Transformationsberechnungen und Singularit?ten
6. Aufbau von Industrierobotern-> Bauformen, Antriebe, Getriebe, Messsysteme, Sicherheitseinrichtungen
7. Steuerung von Industrierobotern-> Betriebsarten, Steuerungsarten, Bewegungsverhalten
8. Programmierung von Industrierobotern-> Programmierverfahren und Programmiersprachen, Offline-Programmiersysteme und realistische Bewegungssimulation
9. Industrierobotereinsatz-> Peripherie für einen Industrierobotereinsatz, Planung von Industrieroboterarbeitszellen, Nachweis der Wirtschtlichkeit

Wissensverbreiterung
Nach Abschluss des Moduls kennen Studierende grundlegende Zusammenh?nge zur Handhabungstechnik und Robotik. Sie kennen Handhabungsfunktionen zur Beschreibung von Handhabungsvorg?ngen und k?nnen die hierfür wichtigen Werkstückmerkmale benennen. Die Studierenden kennen die Systematik der Handhabungsger?te und k?nnen Industrieroboter hierzu einordnen. Weiterhin kennen sie Bauformen von Industrierobotern, deren Aufbau, Steuerung und Programmierm?glichkeiten, sowie die elementaren Transformationsberechungen bei Bewegungsabl?ufen. Die Studierenden kennen zudem notwendige Peripherie für eine funktionstüchtige Industrieroboterarbeitszelle und kennen die Schritte für die Planung einer entsprechenden Arbeitszelle.
Wissensvertiefung
Die Studierenden k?nnen nach erfolgreichem Abschluss dieses Moduls die vermittelten F?higkeiten zur L?sung einer handhabungstechnischen Aufgabe anwenden und Handhabungsabl?ufe analysieren und gestalten. Sie k?nnen Industrieroboter bedienen und entweder direkt am Roboter oder unter Verwendung eines Programmier- und Simulationsprogramms programmieren. Weiterhin k?nnen die Studierenden Industrieroboterarbeitszelle planen, passende Roboter und notwendige Peripherie ausw?hlen und die Wirtschaftlichkeit eines Einsatzes berechnen.
K?nnen - instrumentale Kompetenz
Nach Abschluss des Moduls sind die Studierenden in der Lage
-> Werkstücke hinsichtlich ihrer Handhabbarkeit zu beurteilen und konstruktive Verbesserungen vorzuschlagen
-> Handhabungsvorg?nge zu analysieren und zu entwerfen (-> Ordnungsmethoden, -> Handhabungsger?te)
-> Industrieroboter kinematisch zu beschreiben und notwendige Transformationsberechnungen durchzuführen
-> Industrieroboterzellen mit den einzelnen Komponenten auszulegen, den Bewegungsablauf in einem Robotersimulator darzustellen und den wirtschaftlichen Einsatz nachzurechnen
-> Industrieroboter unter Beachtung der jeweiligen Randbedingungen zu programmieren und in Betrieb zu nehmen

K?nnen - kommunikative Kompetenz
Nach Abschluss des Moduls k?nnen Studierende Handhabungsabl?ufe symbolisch darstellen und innerhalb von Entwicklungsteams erl?utern. Komponenten einer Industrieroboterarbeitszelle k?nnen benannt und für den Kauf und die Installation gegenüber anderen beschrieben und begründet werden. Programmierte Bewegungsabl?ufe für einen Industrieroboter k?nnen mit anderen Roboterprogrammierern diskutiert werden.
K?nnen - systemische Kompetenz
Nach Abschluss des Moduls verstehen die Studierenden Handhabungstechnik als Teil industrieller Produktion. Sie k?nnen notwendige Handhabungsger?te für Fertigungs- oder Montagevorgang identifizieren und auslegen, sowie die Abl?ufe geeignet darstellen. Weiterhin verstehen die Studierenden Industrieroboter als multifunktionale Handhabungsger?te, deren Einsatz in industrieller Umgebung sich flexibel gestalten l?sst. Bei der Auslegung von Industrieroboterarbeitszellen sind sie zudem in der Lage die wirtschaftliche und gesellschaftliche (-> Automatisierung) Bedeutung zu beurteilen. Auch sind die Studierenden in der Lage sich eigenst?ndig in ein handhabungstechnischen Problem einzuarbeiten, dieses zu automatisieren und bis zur Inbetriebnahme zu begleiten. Sie sind in der Lage sich hierzu in spezielle, auch weiterführende Literatur einzuarbeiten.

Die Veranstaltung erfolgt als Vorlesung mit integrierten ?bungen und Fallbeispielen zu realen Handhabungsaufgaben, um die theoretischen Grundlagen praktisch anzuwenden. Dies schlie?t auch Transformationsrechnungen zu realen Roboterkinematiken mit ein.Laborübungen an Industrierobotern und Robotersimulatoren finden in Kleinstgruppen (maximal 4 Studierende) statt.Zur Verdeutlichung m?glicher Einsatzszenarien für Industrieroboter werden Videos zu unterschiedlichen Fertigungs- und Montageprozessen mit Robotern gezeigt und diskutiert.

Fertigungstechnik und KonstruktionstechnikVektor- und MatrizenrechnungRegelungstechnik und Antriebe

Rokossa, Dirk

Rokossa, Dirk

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Hesse, Stefan: Grundlagen der Handhabungstechnik, 4. Aufl., Hanser München, 2016Hesse, Stefan; Malisa, Viktorio: Taschenbuch Robotik – Montage – Handhabung, Hanser München, 2016Maier, Helmut: Grundlagen der Robotik, VDE Verlag Berlin, 2016Weber, Wolfgang: Industrieroboter – Methoden der Steuerung und Regelung, 2. Aufl., Hanser München, 2009Warnecke, Hans-Jürgen: Industrieroboter, Handbuch für Industrie und Wissenschaft, Springer Berlin 2012Lotter, Bruno; Wiendahl, Hans-Peter: Montage in der industriellen Produktion - Ein Handbuch für die Praxis, 2. Aufl., Springer Berlin 2013Hesse, Stefan; Schmidt, Heinz; Schmidt, Uwe: Manipulatorpraxis - Manuell geführte Handhabungssysteme, Vieweg Wiesbaden, 2001Hesse, Stefan: Greifertechnik - Effektoren für Roboter und Automaten, Hanser München, 2011Siciliano, Bruno; Khatib, Oussama: Springer handbook of robotics, Springer Berlin, 2016Craig, John J.: Introduction to robotics, Pearson Prentice Hall, 2013

Klausur 2-stündig

Experimentelle Arbeit

1 Semester

Wintersemester und Sommersemester

Deutsch