Beschreibung einzelner Lerneinheiten (ECTS-Lehrveranstaltungsbeschreibungen) pro Semester

1. Kenntnisse der mathematischen Grundlagen
   • Vektor- und Matrizenrechnung
   • Trigonometrische Funktionen und ihre Ableitungen
   • Differentialrechnung
2. MATLAB Kenntnisse
   
   • Umgang mit Matrizen und Vektoren, Cell Arrays
   • Erstellen von Funktionen, Plotten von Funktionen
   • Programmieren von Schleifen und Konditionen
3. Grundlegende Kenntnis von Aufbau und Anwendungsmöglichkeiten von Industrierobotern (serielle Kinematiken)
4. Grundlagen der Mechanik

In dieser Lehrveranstaltung werden die mathematischen Grundlagen zur Berechnung und Steuerung von Mehrgelenkssystemen vermittelt. Neben der Vorwärts- und Rückwärtskinematik nach der Denavit-Hartenbergkonvention werden Geschwindigkeiten und statische Kräfte an Roboterarmen betrachtet. Im Abschnitt Roboterdynamik werden die Bewegungsgleichungen von Mehrkörpersystemen unter Einbeziehung von Reibung, Schwerkraft und Trägheit hergeleitet. Methoden zur Generierung von Bahnkurven sowie hybride Steuerungsmodelle werden betrachtet. Es wird ein einfacher Robotersimulator in MATLAB erstellt.

Nach dem erfolgreichen Besuch der LV Roboterkinematik und – dynamik sind Studierende in der Lage die kinematischen Zusammenhänge eines Industrieroboters (oder Mehrkörpersystems) abzuleiten und daraus die Koordinaten für Bahnpunkte und Werkzeugpositionen zu berechnen. Sie verstehen die Methoden zur Planung von Roboterbahnen und die Ermittlung der Achsgeschwindigkeiten und Drehmomente bei gegebenen Bahngeschwindigkeiten und Kräften am Werkzeug. Sie können die Routinen für einen einfachen Bewegungs- und Bahnsimulator für einen Industrieroboter erstellen (ohne dynamische Effekte). Sie kennen Methoden zur Entwicklung der dynamischen Gleichungen eines Mehrkörpersystems und haben diese an einem zweiachsigen Manipulator angewandt.

Vorlesung mit integrierten Rechenübungen

Prüfung

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• Craig, J. J. (2004). Introduction to Robotics: Mechanics and Control (3rd ed.). Upper Saddle River, N.J: Pearson.

• Landau, I. D., & Zito, G. (2006). Digital Control Systems: Design, Identification and Implementation. London: Springer-Verlag.

• Sciavicco, L., & Siciliano, B. (2012). Modelling and Control of Robot Manipulators. London: Springer-Verlag.

Präsenzveranstaltung