Praxiswerkstatt Robotik

Die Praxiswerkstatt Robotik zu beherrschen heißt, einen Roboter zu konstruieren und aufzubauen und die zugehörige Bewegungssteuerung mit Hilfe des Robot Operating Systems (ROS) zu programmieren. 

Industrieroboter existieren in verschiedensten kinematischen Strukturen: vom klassischen 6-achsigen Knickarmroboter über SCARA-Systeme hin zu Delta-Robotern, die für unterschiedlichste Anwendungen eingesetzt werden.

In diesem Modul wird ein Fokus auf eben diese Aufbau von Robotern gelegt. Ausgehend von einer Aufgabe, die von einem Roboter erfüllt werden soll, ist die Kinematik des Systems festzulegen und aufzubauen. (Beispiele finden Sie links)

Damit der Roboter seine Aufgabe erfüllen kann, müssen nun die Motoren entsprechend angesteuert werden. Dies ist Aufgabe der Bewegungssteuerung, die sich aus der Pfad- und Trajektoriengenerierung zusammensetzt. Da die Berechnung einer Bewegung an den Aufbau des Roboters gekoppelt ist (Stichwort: inverse Kinematik), ist Ihre Aufgabe in dem Modul, geeignete Methoden die Bewegungssteuerung in ROS anzuwenden.

Für das Projekt stehen hochwertige Servomotoren mit Industriestandard (bürstenlosen Gleichstrommotoren, präzisen Getrieben, Absolutwert Encodern) zur Verfügung. Die Motoren werden z.B. über 3D-gedruckte Armteile (vorgefertigt oder von Ihnen selber erstellt) miteinander verbunden. Die Implementierung der Algorithmen der Bewegungssteuerung erfolgt in ROS (Robot Operating System). ROS ist ein open source Framework zur Programmierung von Robotern, das Einsatz in Forschung und Entwicklung und in immer mehr in der Industrie findet.

Dieses Modul kann ohne Vorwissen in Robotik belegt werden (siehe unten). In den seminaristischen Einheiten werden die relevanten Grundkenntnisse diskutiert. Allerdings stellt dieses Modul aufgrund der intensiven Auseinandersetzung mit den klassischen Methoden der Robotik eine ideale Ergänzung zu dem Modul "Einführung in die Robotik" dar, um die dort erlernten Fertigkeiten und Fähigkeiten an einem konkreten praktischen Beispiel zu vertiefen.

In regelmäßigen Meetings besprechen wir den Fortschritt Ihres zuvor geplanten Projektes. So sind beispielsweise bereits Roboter, die Flaschen öffnen, Zeichnen können und eine Hand nachbilden entstanden.

Im Rahmen des seminaristischen Unterrichts werden folgende relevante Inhalte diskutiert:

• Aufbau von Manipulatoren
• Direkte und Inverse Kinematik
• Bewegungssteuerung
• Grundlagen der Programmierung von Robotern mit ROS

Das Projekt umfasst folgende Punkte:

• Bau eines Roboters
• Implementierung der Bewegungssteuerung in ROS
• Dokumentation und Präsentation der Ergebnisse

Eine Auswahl der von mir empfohlenen Literatur ist folgende:

• Mareczek. Grundlagen der Roboter-Manipulation - Band 1 und 2, Springer, 2020
• Weber. Industrieroboter, 4. Auflage, Hanser, 2019
• Quigley et al. Programming Robots with ROS. O'Reilly, 2015

Wahlmodul für 

• Bachelor Elektrotechnik (dual und Vollzeit) aller Vertiefungen,
• Bachelor Informatik,
• Bachelor Wirtschaftsingenieurwesen Elektrotechnik und
• weitere nach Rücksprache