Steuerung von Robotersystemen - Fakultät Elektrotechnik und ...
Steuerung von Robotersystemen - Fakultät Elektrotechnik und ...
Steuerung von Robotersystemen - Fakultät Elektrotechnik und ...
Erfolgreiche ePaper selbst erstellen
Machen Sie aus Ihren PDF Publikationen ein blätterbares Flipbook mit unserer einzigartigen Google optimierten e-Paper Software.
<strong>Fakultät</strong> <strong>Elektrotechnik</strong> <strong>und</strong> Informationstechnik � LehrstuhlAutomatisierungstechnik � Prof. Klaus Janschek<br />
Klaus Janschek<br />
<strong>Steuerung</strong> <strong>von</strong><br />
<strong>Robotersystemen</strong><br />
Wintersemester 2012/13<br />
<strong>Steuerung</strong> <strong>von</strong> <strong>Robotersystemen</strong><br />
K. Janschek - WS 2012/13 Inhalt& Literatur& Ablauf – 0 –
INHALT<br />
<strong>Fakultät</strong> <strong>Elektrotechnik</strong> <strong>und</strong> Informationstechnik � LehrstuhlAutomatisierungstechnik � Prof. Klaus Janschek<br />
RS01 EINFÜHRUNG INDUSTRIEROBOTIK<br />
1.1 Robotersysteme – Begriffsbestimmung<br />
1.2 Serielle Manipulatoren - Kinematikkonfigurationen<br />
1.3 Manipulationsaufgaben<br />
1.4 <strong>Steuerung</strong>saufgaben<br />
1.5 Koordinatensysteme<br />
1.6 Gr<strong>und</strong>aufgabe – Vorwärtskinematik (Direkte Kinematik)<br />
1.7 Gr<strong>und</strong>aufgabe – Inverse Kinematik<br />
1.8 Gr<strong>und</strong>aufgabe – Geschwindigkeitskinematik<br />
1.9 Gr<strong>und</strong>aufgabe – Dynamik<br />
1.10 Gr<strong>und</strong>aufgabe – Trajektorienerzeugung<br />
1.11 Gr<strong>und</strong>aufgabe – Positionsregelung<br />
1.12 Gr<strong>und</strong>aufgabe – Kraftregelung<br />
1.13 Industrierobotik – Allgemeine Robotik<br />
RS02 VORWÄRTSKINEMATIK<br />
2.1 Elementare räumliche Beschreibungsformen<br />
2.2 Homogene Transformationen<br />
2.3 Beschreibung <strong>von</strong> seriellen Kinematiken nach DENAVIT-HARTENBERG<br />
RS03 INVERSE KINEMATIK<br />
3.1 Allgemeine Problemformulierung<br />
3.2 Allgemeiner Lösungsansatz<br />
3.3 Lösung bei kinematischer Entkopplung<br />
RS04 TRAJEKTORIEN<br />
4.1 Allgemeine Problemformulierung<br />
4.2 Elementare Bewegungsabläufe<br />
4.3 Glatte Trajektorien für Einzelachsen<br />
4.4 Trajektorienerzeugung im Gelenkraum<br />
4.5 Trajektorienerzeugung im kartesischen Arbeitsraum<br />
RS05 DIFFERENTIELLE KINEMATIK<br />
5.1 Geometrische Jacobi-Matrix<br />
5.2 Analytische Jacobi-Matrix<br />
5.3 Eigenschaften der Jacobi-Matrix<br />
5.4 Singularitäten<br />
5.5 Rekursive Inverse Kinematik<br />
5.6 Statische Kräfte<br />
5.7 Red<strong>und</strong>ante Manipulatoren<br />
<strong>Steuerung</strong> <strong>von</strong> <strong>Robotersystemen</strong><br />
K. Janschek - WS 2012/13 Inhalt& Literatur& Ablauf – 1 –
<strong>Fakultät</strong> <strong>Elektrotechnik</strong> <strong>und</strong> Informationstechnik � LehrstuhlAutomatisierungstechnik � Prof. Klaus Janschek<br />
RS06 ROBOTERDYNAMIK<br />
6.1 Repetitorium Modellierungsgr<strong>und</strong>lagen<br />
6.2 Bewegungsgleichungen im Gelenkraum<br />
6.3 Bewegungsgleichungen im kartesischen Raum<br />
6.4 Flexible Gelenke<br />
RS07 POSITIONSREGELUNG<br />
7.1 Allgemeine Aufgabenstellung<br />
7.2 Manipulatordynamik mit Gelenkantrieben<br />
7.3 Elementare Regelungskonzepte<br />
7.4 Dezentrale Einzelgelenkregelung<br />
7.5 Zentrale Einzelgelenkregelung – Mehrgrößenregelung<br />
7.6 Regelung in Arbeitsraumkoordinaten<br />
RS08 KRAFTREGELUNG<br />
8.1 Allgemeine Aufgabenstellung<br />
8.2 Steifigkeits-/Nachgiebigkeitsregelung – Stiffness / Compliance Control<br />
8.3 Impedanzregelung – Impedance Control<br />
8.4 Direkte Kraftregelung – Force Control<br />
8.5 Hybride Kraft-Positions-Regelung<br />
ÜBUNGSAUFGABEN<br />
RSÜ1 Vorwärtskinematik<br />
RSÜ2 Inverse Kinematik<br />
RSÜ3 Trajektorien<br />
RSÜ4 Differentielle Kinematik<br />
RSÜ5 Positionsregelung<br />
RSÜ6 Kraftregelung<br />
<strong>Steuerung</strong> <strong>von</strong> <strong>Robotersystemen</strong><br />
K. Janschek - WS 2012/13 Inhalt& Literatur& Ablauf – 2 –
<strong>Fakultät</strong> <strong>Elektrotechnik</strong> <strong>und</strong> Informationstechnik � LehrstuhlAutomatisierungstechnik � Prof. Klaus Janschek<br />
LITERATUR<br />
[Angeles] Angeles, J.<br />
F<strong>und</strong>amentals of Robotic Mechanical Systems. Theory, Methods, and<br />
Algorithms. 2nd Edition<br />
Springer, 2003<br />
[Bartenschlager] Bartenschlager, J.; Hebel, H.; Schmidt, G.<br />
Handhabungstechnik mit Robotertechnik. Funktion, Arbeitsweise,<br />
Programmierung<br />
Vieweg, 1998<br />
[Craig] Craig, J. J.<br />
Introduction to Robotics. Mechanics & Control<br />
Addison-Wesley, 1986<br />
[Hesse] Hesse, S.; Seitz, G.<br />
Robotik, Gr<strong>und</strong>wissen für die berufliche Bildung<br />
Vieweg, 1996<br />
[Koivo] Koivo, A.<br />
F<strong>und</strong>amentals for Control of Robotic Manipulators<br />
John Wiley & Sons, 1989<br />
[Pieper] Pieper, D.<br />
The Kinematics of Manipulators Under Computer Control<br />
Stanford University (Ph.D. Thesis), 1968<br />
[Sciavicco] Sciavicco, L.; Siciliano, B.<br />
Modelling and Control of Robot Manipulators<br />
Springer, 2000<br />
[Siegert] Siegert, H.-J.; Bocionek, S.<br />
Robotik: Programmierung intelligenter Roboter<br />
Vieweg, 1998<br />
[Spong] Spong, M. W.; Vidyasagar, M.<br />
Robot Dynamics and Control<br />
John Wiley&Sons, 1989<br />
<strong>Steuerung</strong> <strong>von</strong> <strong>Robotersystemen</strong><br />
K. Janschek - WS 2012/13 Inhalt& Literatur& Ablauf – 3 –
<strong>Fakultät</strong> <strong>Elektrotechnik</strong> <strong>und</strong> Informationstechnik � LehrstuhlAutomatisierungstechnik � Prof. Klaus Janschek<br />
ORGANISATION & ABLAUF<br />
Lehrende: Prof. Janschek, BAR E4<br />
Dipl.-Ing. Martin Seemann, Übungsleiter, BAR S84<br />
Fachnote: Klausurpunkte + Bonuspunkte für Übungsbeteiligung<br />
Prüfung: - Klausur, 90 min, schriftlich, 50 Punkte<br />
- Hilfsmittel: Taschenrechner, eigene Formelsammlung in Form<br />
einer DIN-A4-Seite, handbeschrieben<br />
LV-Ablauf: - 9 Vorlesungstermine, 6 Übungstermine<br />
Übungen: - Ausgabe mind. 1 Woche vor Übungstermin<br />
- Aufgaben sollten zum Übungstermin vorbereitet werden<br />
- Am Übungstermin erfolgt Vorstellung der Lösungen durch<br />
Übungsleiter oder Studenten (freiwillig, Bonuspunkte)<br />
- freiwillige Abgabe selbstständig erarbeiteter Lösungen vor<br />
Übungsbeginn möglich (Bonuspunkte)<br />
Lehrmaterialien: - Skript, Ausgabe kapitelweise während des Semesters<br />
� Internet / Lehrstuhl-Homepage � Downloadbereich<br />
- Übungsaufgaben � Internet / Lehrstuhl-Homepage<br />
- Matlab Downloads � Internet / Lehrstuhl-Homepage<br />
- Matlab/Simulink � Vers. 5.2 Classroom Lizenz (CD), BAR E04<br />
Voraussetzungen: - Technische Mechanik<br />
- Regelungstechnik<br />
- Räumliche Kinematik (Prof. Bär) (empfohlen)<br />
<strong>Steuerung</strong> <strong>von</strong> <strong>Robotersystemen</strong><br />
K. Janschek - WS 2012/13 Inhalt& Literatur& Ablauf – 4 –
Change language