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Kinematik, Dynamik und Anwendungen der Robotik

Modulbezeichnung:
Bezeichnung des Moduls innerhalb des Studiengangs. Sie soll eine präzise und verständliche Überschrift des Modulinhalts darstellen.
Kinematik, Dynamik und Anwendungen der Robotik
Studiengang:
Studiengang mit Beginn der Gültigkeit der betreffenden ASPO-Anlage/Studienordnung des Studiengangs, in dem dieses Modul zum Studienprogramm gehört (=Start der ersten Erstsemester-Kohorte, die nach dieser Ordnung studiert).
Elektrotechnik, Master, ASPO 01.10.2013
Code: E1985
SWS/Lehrform:
Die Anzahl der Semesterwochenstunden (SWS) wird als Zusammensetzung von Vorlesungsstunden (V), Übungsstunden (U), Praktikumsstunden (P) oder Projektarbeitsstunden (PA) angegeben. Beispielsweise besteht eine Veranstaltung der Form 2V+2U aus 2 Vorlesungsstunden und 2 Übungsstunden pro Woche.
3V (3 Semesterwochenstunden)
ECTS-Punkte:
Die Anzahl der Punkte nach ECTS (Leistungspunkte, Kreditpunkte), die dem Studierenden bei erfolgreicher Ableistung des Moduls gutgeschrieben werden. Die ECTS-Punkte entscheiden über die Gewichtung des Fachs bei der Berechnung der Durchschnittsnote im Abschlusszeugnis. Jedem ECTS-Punkt entsprechen 30 studentische Arbeitsstunden (Anwesenheit, Vor- und Nachbereitung, Prüfungsvorbereitung, ggfs. Zeit zur Bearbeitung eines Projekts), verteilt über die gesamte Zeit des Semesters (26 Wochen).
4
Studiensemester: laut Wahlpflichtliste
Pflichtfach: nein
Arbeitssprache:
Deutsch
Prüfungsart:
Klausur

[letzte Änderung 25.07.2018]
Verwendbarkeit / Zuordnung zum Curriculum:
Alle Studienprogramme, die das Modul enthalten mit Jahresangabe der entsprechenden Studienordnung / ASPO-Anlage.

E1985 Elektrotechnik, Master, ASPO 01.10.2013 , Wahlpflichtfach, technisch
MAM.2.1.5.6 Engineering und Management, Master, ASPO 01.10.2013 , Wahlpflichtfach, Fachtechnik, Modul inaktiv seit 01.03.2022
Arbeitsaufwand:
Der Arbeitsaufwand des Studierenden, der für das erfolgreiche Absolvieren eines Moduls notwendig ist, ergibt sich aus den ECTS-Punkten. Jeder ECTS-Punkt steht in der Regel für 30 Arbeitsstunden. Die Arbeitsstunden umfassen Präsenzzeit (in den Vorlesungswochen), Vor- und Nachbereitung der Vorlesung, ggfs. Abfassung einer Projektarbeit und die Vorbereitung auf die Prüfung.

Die ECTS beziehen sich auf die gesamte formale Semesterdauer (01.04.-30.09. im Sommersemester, 01.10.-31.03. im Wintersemester).
Die Präsenzzeit dieses Moduls umfasst bei 15 Semesterwochen 45 Veranstaltungsstunden (= 33.75 Zeitstunden). Der Gesamtumfang des Moduls beträgt bei 4 Creditpoints 120 Stunden (30 Std/ECTS). Daher stehen für die Vor- und Nachbereitung der Veranstaltung zusammen mit der Prüfungsvorbereitung 86.25 Stunden zur Verfügung.
Empfohlene Voraussetzungen (Module):
Keine.
Als Vorkenntnis empfohlen für Module:
Modulverantwortung:
Prof. Dr.-Ing. Rainer Müller
Dozent/innen: Prof. Dr.-Ing. Rainer Müller

[letzte Änderung 11.10.2019]
Lernziele:
1.        Die Studierenden haben ein tiefes Verständnis über die Grundlagen der Robotertechnik.
2.        Die Studierenden sind in der Lage Strukturen von Handhabungsgeräten zu erfassen, zu beschreiben und einer Analyse zuzuführen.
3.        Die Studierenden kennen die wichtigsten Merkmale der verschiedenen Handhabungsgeräten und sind in der Lage die für die jeweilige Handhabungsaufgabe passende Gerätestruktur auszuwählen.
4.        Die Studierenden sind fähig, den Bewegungszustand eines Handhabungsgerätes zu beschreiben und die für die Berechnung der Geschwindigkeiten und Beschleunigungen notwendigen Algorithmen aufzustellen.
5.        Die Studierenden kennen die Verfahren zur kinematischen Vorwärts- und Rückwärtsrechnung.
6.        Die Studenten kennen den Unterschied zwischen der dynamischen Vorwärts- und Rückwärtsrechnung.
7.        Für die zu analysierenden Handhabungsgeräte leiten die Studierenden aus ihren gewonnenen
8.        Kenntnissen die erforderlichen Methoden und Verfahren zur Synthese und Analyse her. Sie sind damit in der Lage mit ihrem erworbenen theoretischen Hintergrund, umfassende Fragestellungen und Probleme zur Auswahl und Auslegung von Handhabungsgeräten aus der Industrie zu beantworten und zu lösen.
9.        Die Studierenden kennen die wichtigsten Komponenten eines Industrieroboters
10.        Die Studierenden kennen die üblichen Programmierverfahren von Industrierobotern


[letzte Änderung 25.07.2018]
Inhalt:
Struktur von Robotern:
        Strukturen aus offenen kinematischen Ketten
        Strukturen mit geschlossenen kinematischen Ketten
        Auswahl optimaler Strukturen für vorgegebene Handhabungsaufgaben
        Greifer, Greiferaufgaben, Greiferkomponenten
        Antriebe
Kinematik:
        Zugeschnittene Berechnungsverfahren
        Allgemeine Berechnungsverfahren nach Hartenberg/Denavit:
        Hartenberg/Denavit‐Notation; Koordinatentransformation;
        Vorwärtsrechnung, Rückwärtsrechnung; Berechnung der Geschwindigkeiten und der
        Beschleunigungen der Glieder
Dynamik:
        Berechnung der Antriebskräfte und ‐momente bei vorgegebener Bahn und Belastung
        Berechnung der Bahnabweichungen aufgrund von Elastizitäten der Glieder und Gelenke sowie
        Begrenzungen der Antriebsleistungen
Handhabungsgeräte in der Montage
        das Handhaben und seine Teilfunktionen
        Vorstellung der Handhabungsgeräte
        ausführliche Darstellung des Aufbaus und Komponenten eines Industrieroboters
Programmierverfahren für Industrieroboter
        Online‐ und Offline‐Programmierung
        hybride Programmierung
Bahnplanung und Bahngenerierung
        kinematische Randbedingungen
        Bewegungsarten
        Überschleifen
        mathematische Beschreibung einer Bahn
        Interpolationsverfahren
Systemoptimierung
        Abweichungen zwischen Realität und Simulation
        Steigerung der Positioniergenauigkeit
        Ermittlung der Zusatzlast am Endeffektor
        Optimierung des Geschwindigkeitsverlaufs


[letzte Änderung 25.07.2018]
Weitere Lehrmethoden und Medien:
Vorlesung und Übung (Theorie und Praktisch)

[letzte Änderung 25.07.2018]
Literatur:
Prof. Dr. Ing. Rainer Müller: Verbesserung des kinematischen und dynamischen Bewegungsverhaltens von Handhabungsgeräten mit geschlossenen kinematischen Teilketten, Aachen 1996.
 


[letzte Änderung 25.07.2018]
 
[Tue Nov  4 04:42:32 CET 2025, CKEY=mkduadr, BKEY=em2, CID=E1985, LANGUAGE=de, DATE=04.11.2025]