Dieser Tagungsband präsentiert die Fachbeiträge der Getriebetagung 2024 in München, die im Rahmen einer langjährigen Tradition stattfindet. Die alle zwei Jahre gemeinsam von den Technischen Universitäten Aachen, Chemnitz und München organisierte Konferenz ist ein bedeutendes Forum für den Austausch neuester Entwicklungen und Forschungsergebnisse im Bereich der Getriebetechnologie.
Im Zentrum dieser Tagung stehen die digitalen Werkzeuge im Entwicklungsprozess, die klassische Getriebesynthese sowie die Integration von Mechanismen und Getrieben in industriellen Anwendungen. Der globale Wettbewerb und die damit einhergehend kürzeren Entwicklungszyklen erfordern den Einsatz innovativer Lösungsstrategien für Antriebs- und Bewegungsaufgaben. Ziel ist es, eine schnelle, ressourcen- und energieeffiziente Herstellung von Antriebslösungen zu ermöglichen. Dies gelingt nur durch eine stetig wachsende, integrative und interdisziplinäre Verknüpfung aller Fachgebiete innerhalb eines mechatronischen Entwicklungsprozesses.
Im Zusammenspiel mit der Robotik und den Methoden des Rapid-Prototyping bietet sich die Möglichkeit, schnelle, individualisierte und kostengünstige Bewegungssysteme sowie Roboter der nächsten Generation zu realisieren.
Digital Tool Chain for Lightweight-optimized Design of High-speed, Planar Mechanisms. This contribution presents the idea of a digital tool chain that combines the methods of mechanics synthesis, load analysis and structural optimization in a model-based approach and thus enables the development of dynamically more powerful and resource-efficient planar mechanisms in a significantly shorter development time.
Auslegung eines Wellgetriebes
Design of a strain wave gearing
Harmonic Drives are uniformly high-reduction, coaxial gearboxes in which a
flexible, elastically deformed gear is installed. They are used in applications
where gears with high accuracy and stiffness, combined with low weight and
installation space, are required. The following article outlines a softwarebased
approach for designing these gearboxes, which involves generating
the conjugate gearing of the gear components based on their kinematics.
Simeon Wolf, Vincent Brünjes, Mathias Hüsing, Burkhard, Corves
https://doi.org/10.30819/5866.02 pp: 5-15 2024-09-17
Keywords:
Abstract
Wellgetriebe (auch Harmonic Drives genannt) sind gleichförmig hochübersetzende,
koaxiale Zahnradgetriebe in denen ein flexibles, im elastischen
Bereich verformtes, Zahnrad verbaut ist. Sie finden ihre Anwendung in
Bereichen, die hohe Genauigkeit und Steifigkeit bei gleichzeitig geringem
Gewicht und kleinen Bauraum erfordern. Der folgende Beitrag beschreibt
eine softwaregestützte Auslegung dieser Getriebe. Basierend auf der Getriebekinematik
wird dabei die konjugierte Verzahnung der Getriebebauteile
generiert.
Nützt uns die KI beim Mechanismenentwurf?
Does AI help us with mechanism design?
For decades, knowledge was stored in books, articles, illustrative models
and passed on in the form of lectures and training courses by experts.
Electronic media are now increasingly being used. However, in addition
to pure storage, retrievability, processing and communication are also
becoming increasingly important. This article attempts to provide an
overview of the tasks, methods and current status of knowledge
representation in the field of mechanism design and to identify the areas
in which engineers could make a contribution.
Franz Irlinger
https://doi.org/10.30819/5866.03 pp: 17-28 2024-09-17
Keywords: Jahrzehnte lang geschah die Speicherung von Wissen mittels Bücher,
Abstract
Artikel, Anschauungsmodellen und durch Weitergabe in Form von Vorlesungen
und Schulungen durch Experten. Zunehmend werden nun
auch elektronische Medien genutzt. Aber neben der reinen Speicherung
ist natürlich auch die Abrufbarkeit, Aufbereitung und Vermittlung immer
wichtiger. Der Artikel versucht einen Überblick über die Aufgaben,
Methoden und den aktuellen Stand der Wissensrepräsentation im
Bereich des Entwurfs von Mechanismen zu geben und zu identifizieren
in welchen Bereichen der Ingenieur einen Beitrag liefern könnte.
Automatische Konstruktion eines Viergelenkgetriebes für ein Klappmesser mithilfe der SG-Library
Automatic Construction of a Four-Bar Linkage for a Folding Knife
using the SG-Library
The following article will show how the automatic design functions of
the Matlab library SG-Library can be used to design and construct a
four-bar linkage. A folding pocket knife is used as an application example.
The starting point for the automatic design is the desired 2D contour
of the handle shell and the 2D blade contour. These two contours are
necessary to find suitable frame points on the handle scales and pivot
points on the blade. Two poses are also specified for the blade, which
the four-bar linkage should achieve exactly. Finally, the function is given
an area that the blade contour must not touch in order to limit the solution
space and ensure the safety of the user’s fingers. The software now
grids the solution space and calculates all possible combinations and
filters them for their suitability for the application. The user can then
view animations of the solutions and select their preferred solution. As
not all components of the four-bar linkage can work in the same plane,
the layering of the components is defined in the next step. Now all
components can be designed collision-free and the components can
be saved as STL files. Finally, this mechanical design can be optimized
for the application and the manufacturing process and installed in the
handle scales of the knife.
Markus Huber, Franz Irlinger, Tim Lüth
https://doi.org/10.30819/5866.04 pp: 29-40 2024-09-17
Keywords:
Abstract
Im folgenden Beitrag soll gezeigt werden, wie die automatischen Konstruktionsfunktionen
der Matlab-Bibliothek SG-Library genutzt werden
können, um ein Viergelenkgetriebe zu Entwerfen und zu Konstruieren.
Als Anwendungsbeispiel wird hierfür ein Klapptaschenmesser verwendet.
Ausgangslage für die automatische Konstruktion ist die gewünschte
2D-Kontur der Griffschale und die 2D-Klingenkontur. Diese beiden Konturen
sind notwendig, um passende Gestellpunkte auf der Griffschale
und Anlenkpunkte auf der Klinge zu finden. Ebenfalls werden für die Klinge
zwei Posen vorgegeben, welche das Viergelenk exakt erreichen soll.
Als letzte Vorgabe wird der Funktion ein Bereich übergeben, welchen
die Klingenkontur nicht berühren darf, um die Sicherheit der Finger des
Benutzers sicherzustellen und den Lösungsraum einzuschränken. Die
Software rastert nun den Lösungsraum, berechnet alle möglichen Kombinationen
und filtert diese auf ihre Tauglichkeit für den Anwendungsfall.
Anschließend kann der Nutzer sich Animationen der Lösungen ansehen
und seine präferierte Lösung auswählen. Da nicht alle Komponenten
des Viergelenks in der selben Ebene liegen können, wird im nächsten
Schritt die Schichtung der Bauteile festgelegt. Nun können alle Bauteile
kollisionsfrei auskonstruiert werden und die Bauteile als STL-Dateien
abgespeichert werden. Abschließend kann diese mechanische Konstruktion
für den Anwendungsfall und das Fertigungsverfahren optimiert
werden und in die Griffschalen des Messers eingebaut werden.
Automatisches Folgen von Personen und Gestensteuerung für einen mobilen Roboter mithilfe von bildbasierter menschlicher Posenerkennung
Automatic Human Following and Gesture Control for a Mobile
Robot using Vision-Based Human Pose Estimation
The complexity of robot control and operation is often an obstacle to the
widespread use of robots in everyday life. This paper presents intuitive
control methods for a mobile robot, such as automatic human following
and gesture control using vision-based human pose estimation. The
determination of the user's position relative to the robot using pose
estimation is derived from geometric relationships. This work also
describes the training of a custom pose classifier for gesture control.
Dingzhi Zhang, Franz Irlinger, Tim C. Lüth
https://doi.org/10.30819/5866.05 pp: 41-50 2024-09-17
Keywords:
Abstract
Die Komplexität der Robotersteuerung und des Bedienkonzeptes steht
oft einer schnellen Verbreitung des Robotereinsatzes im Alltag
entgegen. In diesem Beitrag werden intuitive Bedienmethoden für einen
mobilen Roboter vorgestellt, wie das automatische Folgen des
Benutzers und die Gestensteuerung unter Verwendung von bildbasierter
menschlicher Posenerkennung. Die Positionsbestimmung des Benutzers
relativ zum Roboter mittels Posenerkennung wird aus geometrischen
Beziehungen abgeleitet. Außerdem wird in diesem Beitrag das
Trainieren eines individuellen Posenklassifikators für die Gestensteuerung
vorgestellt.
Vier Wege zum Ball’schen Punkt
Four Ways to Ball’s Point.
Discussing the curvature of a point on the moving plane, the circlepoint-
curve is derived via inflection circle and the equation of Euler-
Savary. Ball’s point, which is of high practical importance in mechanism
design, lies at the point of intersection of circle-point-curve and inflection
circle. There are three more ways to determine Ball’s point, which
are presented briefly in an illustrative mechanism example.
Symplectic geometry in vector space ℝ 2 is used for the derivation as a
new innovative approach.
Stefan Gössner
https://doi.org/10.30819/5866.06 pp: 51-64 2024-09-17
Keywords:
Abstract
Ausgehend von der Betrachtung der Bahnkrümmung eines Punktes der
bewegten Ebene wird über den Wendekreis und die Gleichung von
Euler-Savary die Kreispunktkurve hergeleitet. Im Schnittpunkt dieser
Kurve mit dem Wendekreis liegt der Ballsche Punkt, der von hoher
praktischer Bedeutung für die Maßsynthese von Koppelmechanismen
ist. In einem anschaulichen Beispiel wird das Vorgehen demonstriert
und drei weiteren Verfahren gegenübergestellt.
Die Betrachtung bedient sich der symplektische Geometrie im Vektorraum
ℝ 2 als innovativer Ansatz.
Untersuchung von Methoden zur Synthese von Pick-and-Place Bewegungen
Investigation of methods for the synthesis of pick-and-place motions.
This article examines methods for the synthesis of motions for
pick-and-place tasks. Those tasks are increasingly encountered in processing
machines. Depending on the application, different aspects on
the motion design are required. Consequently, there are various approaches
to the synthesis of a pick-and-place motion. Based on a specific
application and a motion plan, motion designs are calculated using
the various methods. These are assessed and categorised using various
criteria.
Georg Steinert, Jens-Peter Majschak
https://doi.org/10.30819/5866.07 pp: 65-77 2024-09-17
Keywords:
Abstract
Dieser Betrag beleuchtet Methoden zur Synthese von Bewegungen für
Pick-and-Place Aufgaben. Solche Aufgaben treten in Verarbeitungsmaschinen
zunehmend auf. Dabei werden je nach Anwendungsfall verschiedene
Anforderungen an das Bewegungsdesign gestellt. Es existieren
viele verschiedene Ansätze zur Synthese einer Pick-and-Place Bewegung.
Anhand eines konkreten Anwendungsfalls werden, basierend
auf einem Bewegungsplan, Bewegungsdesigns mit Hilfe der verschiedenen
Methoden berechnet. Diese werden anschließend anhand verschiedener
Kriterien beurteilt und eingeordnet.
Normierte Doppel-S-Profile für die Bewegungsaufgaben der VDI-Richtlinie 2143
Double-S-Profiles for motion tasks in VDI 2143
So-called Double-S-Profiles allow to realize maximum values for velocity,
acceleration and jerk over a time interval thus avoiding higher maximum
values for these quantities. They have been included in the new edition
of the VDI Guideline 2143 for specific motion tasks (rest-in-rest, constant
velocity in constant velocity). In this contribution, it is shown how equations
for the remaining motion tasks can be developed and how one can
stochastically or interactively generate motion functions with a good
mixture of characteristic values.
Deborah Dietterle, Burkhard Alpers
https://doi.org/10.30819/5866.08 pp: 79-90 2024-09-17
Keywords:
Abstract
So genannte Doppel-S-Profile als Bewegungsfunktionen ermöglichen
es, Maximalwerte von Geschwindigkeit, Beschleunigung und Ruck über
einem ganzen Intervall konstant zu halten und damit höhere
Spitzenwerte zu vermeiden. In normierter Form sind sie für die Bewegungsaufgaben
Rast-in-Rast und Geschwindigkeit-in-Geschwindigkeit in
die Neufassung der VDI-Richtlinie 2143 aufgenommen worden. Im vorliegenden
Beitrag wird gezeigt, wie man Berechnungsgleichungen für die
verbliebenen Bewegungsaufgaben aufstellt und durch geeignete Parameterwahl
stochastisch oder interaktiv einen guten Kennwertemix
erzielen kann.
Parameterstudie zur gezielten Rekonfiguration nachgiebiger Mechanismen
Parameter study for the targeted reconfiguration of compliant mechanisms
In their finished state, compliant mechanisms have optimal but unchangeable
properties for their application. Targeted reconfiguration during
their use would make it possible to open up new areas of application.
For this reason, initial parameter studies were carried out to show the
effect of targeted continuous reconfiguration on the natural frequencies
of compliant mechanisms.
Vivien Platl, Lena Zentner
https://doi.org/10.30819/5866.09 pp: 91-92 2024-09-17
Keywords:
Abstract
Nachgiebige Mechanismen besitzen im gefertigten Zustand für ihre
Anwendung optimale, aber unveränderliche Eigenschaften. Eine gezielte
Rekonfiguration während ihres Einsatzes ermöglicht die Erschließung
neuer Anwendungsgebiete. Deswegen wurden erste Parameterstudien
durchgeführt, welche die Auswirkung einer gezielten kontinuierlichen
Rekonfiguration auf die Eigenfrequenzen nachgiebiger Mechanismen
aufzeigen sollen.
Die Software Mechanism Developer - nun verfügbar für Lehre und Industrie
The Software Mechanism Developer – now available for Education
and Industry.
The Institute of Mechanism Theory, Machine Dynamics and Robotics of
RWTH Aachen University has been developing the Mechanism Developer (MechDev) software for the interactive design and analysis
of planar transmissions for some time [1-2] and regularly publishes its
current progress [3-5]. This software is now generally available to the
public. MechDev is recommended for educational purposes as well as
for industrial applications. The core features of the software constitute a
powerful toolkit for the kinematic and kinetostatic analysis of planar
linkages, which is constantly being improved on.
Vincent Brünjes, Mathias Hüsing, Burkhard Corves
https://doi.org/10.30819/5866.10 pp: 93-96 2024-09-17
Keywords:
Abstract
Am Institut für Getriebetechnik, Maschinendynamik und Robotik der
RWTH Aachen wird seit einiger Zeit die Software „Mechanism
Developer“ (MechDev) zur interaktiven Auslegung und Analyse von
ebenen Getrieben entwickelt [1-2] und dessen aktuelle Fortschritte regelmäßig
publiziert [3-5]. Diese Software ist ab sofort allgemein verfügbar
und lizenzierbar. MechDev wird sowohl für Lehrzwecke als auch für
industrielle Anwendungen empfohlen. Kern der Software ist ein leistungsfähiges
Analysetool zur kinematischen und kinetostatischen Analyse
ebener ungleichmäßig übersetzender Getriebe, welches ständig
weiterentwickelt wird.
Transversalsymmetrische Gelenke im Berechnungstool CoMSys
Transversely symmetrical hinges in the CoMSys calculation tool
A further development of the calculation tool CoMSys [1] for the analysis
and optimization of compliant mechanisms is presented. Based on the
theory of large deformations of rod-like structures, CoMSys is an efficient
tool for calculating the deformation of compliant mechanisms. In addition
to the currently implemented fully symmetric hinges, transversely
symmetric hinges are also to be implemented. These are integrated into
the user interface using previously described methods [2].
Hannes Jahn, Lena Zentner
https://doi.org/10.30819/5866.11 pp: 97-98 2024-09-17
Keywords:
Abstract
Vorgestellt wird eine Weiterentwicklung des Berechnungstools CoMSys
[1] zur Analyse und Optimierung von nachgiebigen Mechanismen.
Das auf der Theorie großer Verformungen stabförmiger Strukturen basierende
Programm ist ein effizientes Werkzeug um nachgiebige Mechanismen
hinsichtlich ihrer Verformung zu berechnen. Neben den
derzeit implementierten vollsymmetrischen Gelenken sollen auch transversalsymmetrische
Gelenke implementiert werden. Diese werden mit
Hilfe einer bereits vorgestellten Methode [2] in die Benutzeroberfläche
integriert.
Einordnung der IKBT und Anwendung mit Blender – eine Methode zur Generierung der analytischen IK serieller Roboter
Review of IKBT and application with Blender – a method for generating
the analytical IK of serial robots
The calculation of the inverse kinematics (IK) together with a graphical
representation of the kinematic system forms a basis for the design,
simulation and control of robots. The advantageous, analytical solution
of the IK of industrial robots is known in literature, but Zhang and Hannaford
show another approach for automatically generated, compact,
analytical solutions with the IKBT. This article discusses the IKBT and
compares it to other approaches. Furthermore, it is shown how the IKBT
can be used together with Blender for kinematic analysis within system
engineering.
Jascha Paris
https://doi.org/10.30819/5866.12 pp: 99-114 2024-09-17
Keywords:
Abstract
Die Berechnung der Inversen Kinematik (IK) bildet zusammen mit einer
grafischen Repräsentation des kinematischen Systems eine Basis für
die Auslegung, Simulation und Steuerung von Robotern. Die vorteilhafte,
analytische Lösung der IK industrieller Roboter ist in der Literatur
bekannt, dennoch zeigen Zhang und Hannaford mit der IKBT einen
weiteren Ansatz für automatisch generierte, kompakte, analytische Lösungen.
Dieser Beitrag bespricht die IKBT und ordnet sie im Vergleich zu
anderen Ansätzen ein. Anschließend wird gezeigt, wie die IKBT zusammen
mit Blender für die kinematische Analyse im System Engineering
genutzt werden kann.
Entwurf eines Koppelgetriebes für die stufenlose Höhenverstellung einer landwirtschaftlichen Stelzradzugmaschine
Design of a mechanical linkage for the continuous height
adjustment of an agricultural high clearance tractor
Biological plant protection can often only be used effectively in
agriculture if the crops to be protected have already grown high. In this
setting, we have developed and built a prototype of a high clearance
tractor. Its unique feature are four planar linkages, which allow for a
continuous height adjustment of the individual stilts using hydraulic
cylinders.
Robert Konradt, Stephan Schmidt, Sebastian Frasch, Andreas Scholz
https://doi.org/10.30819/5866.13 pp: 115-126 2024-09-17
Keywords:
Abstract
Biologische Pflanzenschutzmittel sind in der Landwirtschaft häufig nur
wirkungsvoll einsetzbar, wenn die zu schützenden Kulturen bereits
hochstehend sind. Vor diesem Hintergrund ist ein Traktorkonzept mit
hoher Bodenfreiheit entwickelt und prototypisch aufgebaut worden.
Dessen Alleinstellungsmerkmal sind vier ebene Koppelgetriebe, die eine
stufenlose Höhenverstellung der einzelnen Stelzen ermöglichen. Der
Antrieb der Koppelgetriebe erfolgt durch jeweils einen Hydraulikzylinder.
Entwicklung eines Drahtfördersystems für Drähte mit sehr kleinem Durchmesser
Development of a precision wire feeder for small diameter wire
Pulsed laser beam welding of small assemblies often involves the
addition of a wire-shaped filler material to increase the melt. The existing
automated wire feeding systems fail with wire diameters below 0,3 mm
and wire feeding is only possible manually. This article describes the
development process of a wire feed system based on a belt drive that
overcomes the limitations of the state of the art. The development of the
solution concept up to the first functional prototype is presented, highlighting
key challenges and solutions.
Pascal Schnabel, Holger Letsch, Maik Berger
https://doi.org/10.30819/5866.14 pp: 127-140 2024-09-17
Keywords:
Abstract
Beim gepulsten Laserstrahlschweißen kleiner Baugruppen erfolgt in
vielen Fällen die Zugabe eines drahtförmigen Zusatzwerkstoffes zum
Vermehren der Schmelze. Die derzeit existierenden automatisierten
Drahtzuführsysteme versagen bei Drahtdurchmessern unter 0,3 mm und
die Drahtförderung ist nur noch händisch möglich. Dieser Artikel beschreibt
den Entwicklungsprozess eines auf einem Riementrieb basierenden
Drahtvorschubsystems, das die Grenzen des Stands der
Technik überwindet. Hierfür wird die Entwicklung des Lösungskonzeptes
bis zum ersten funktionsfähigen Prototyp vorgestellt.
Erzeugung von Polygonprofilen für Welle-Nabe-Verbindungen
Generation of polygon profiles for shaft-hub connections
Polygon profiles are used as form-fit shaft-hub connections. The geometry
of the special polygon profiles P3G and P4C is defined in the
German industrial standards DIN 32711-1 and DIN 32712-2. Historically,
polygon profiles were manufactured on special machine tools. Based
on the definition of the profiles, several kinematic generation variants
are derived and discussed in this article, whereby known variants arise
in particular. Finally, the CNC manufacturing of polygon profiles is briefly
discussed for comparison.
Uwe Bäsel
https://doi.org/10.30819/5866.15 pp: 141-152 2024-09-17
Keywords:
Abstract
Polygonprofile werden als formschlüssige Welle-Nabe-Verbindungen
eingesetzt. Die Geometrie der speziellen Polygonprofile P3G und P4C
ist in den Normen DIN 32711-1 und DIN 32712-2 festgelegt. Historisch
erfolgte die Fertigung von Polygonprofilen auf speziellen Werkzeugmaschinen.
Ausgehend von der Definition der Profile werden in diesem
Artikel mehrere kinematische Fertigungsvarianten hergeleitet und diskutiert,
wobei sich insbesondere auch bekannte Varianten ergeben.
Abschließend wird zum Vergleich kurz auf die CNC-Fertigung von Polygonprofilen
eingegangen.
Auslegung eines monolithischen Positioniermechanismus als Fünfgelenk mit Abwurfmechanismus
Design of a monolithic positioning mechanism as a 5-joint
with ejection mechanism for pipette tips
A monolithic mechanism for automated liquid handling in cell culture is
presented. The mechanism uses solid-state joints to eliminate abrasion
and potential sources of contamination. It is designed as a five-bar linkage
with two degrees of freedom for horizontal positioning of the pipette
tip. A further degree of freedom is used to switch between the aspirating
and dispensing pipette and to eject the pipette tips. The entire mechanism
is designed so that it does not contain any motors located above
the cell cultures, which further reduces the risk of contamination. The
mechanism is implemented in an automatic pipetting machine.
Lucas Artmann, Vitus Hensgens, Tim C. Lüth
https://doi.org/10.30819/5866.16 pp: 153-166 2024-09-17
Keywords:
Abstract
Vorgestellt wird ein monolithischer Mechanismus für die automatisierte
Flüssigkeitshandhabung in der Zellzucht. Der Mechanismus nutzt Festkörpergelenke,
um Abrieb und potenzielle Kontaminationsquellen zu eliminieren.
Er ist als Fünfgelenk mit zwei Freiheitsgraden für die horizontale
Positionierung der Pipettenspitze ausgelegt. Über einen weiteren
Freiheitsgrad ist ein Wechsel zwischen Absaug- und Dosierpipette sowie
das Abwerfen der Pipettenspitzen implementiert. Der gesamte Mechanismus
ist so konstruiert, dass er keine über den Zellkulturen liegenden
Motoren enthält, was das Risiko von Kontaminationen weiter reduziert.
Der Mechanismus wird in einem Pipettierautomaten implementiert.
Entwurf von topologieoptimierten nachgiebigen Beinen für vierbeinige Roboter
Design of topology-optimized compliant legs for quadruped robots
Robotic legs are an important component of the quadruped robot for
achieving different motion gaits. Although the conventional rigid-linkbased
legs can generally perform robust motions, they still have the issues
with poor sealing when operating in complex and liquid terrains. To
cope with this problem, fully compliant legs with monolithic structure have
been introduced in recent years to improve the system compactness and
structural compliance of quadruped robots. In this work, we present a
topology-optimization-based method to achieve efficient design of compliant
robotic legs. In order to balance the structural stiffness and bending
flexibility of the realized leg, a multi-objective optimization algorithm is
utilized. A series of design cases are presented to illustrate the design
principle and analytical procedure of the proposed method. In addition,
experimental evaluation is also performed, and the results have demonstrated
that, a quadruped robot with the optimized legs can successfully
achieve stable and continuous straight-line walking motions.
Yilun Sun, Tim C. Lüth
https://doi.org/10.30819/5866.17 pp: 167-168 2024-09-17
Keywords:
Abstract
Roboterbeine sind eine wichtige Komponente des vierbeinigen Roboters,
um verschiedene Bewegungsabläufe zu ermöglichen. Obwohl die
konventionellen, auf starren Gelenken basierenden Beine im Allgemeinen
robuste Bewegungen ausführen können, haben sie immer noch das
Problem der schlechten Abdichtung, wenn sie in komplexem und flüssigem
Terrain eingesetzt werden. Um dieses Problem zu lösen, wurden in
den letzten Jahren vollständig nachgiebige Beine mit monolithischer
Struktur eingeführt, um die Kompaktheit des Systems und die strukturelle
Nachgiebigkeit von vierbeinigen Robotern zu verbessern. In dieser Arbeit
stellen wir eine auf Topologie-Optimierung basierende Methode vor,
um ein effizientes Design von nachgiebigen Roboterbeinen zu erreichen.
Um die strukturelle Steifigkeit und die Biegeflexibilität des realisierten
Beins auszugleichen, wird ein multi-objektiver Optimierungsalgorithmus
verwendet. Eine Reihe von Entwurfsfällen wird vorgestellt, um das Entwurfsprinzip
und das analytische Verfahren der beschriebenen Methode
zu veranschaulichen. Die Ergebnisse haben gezeigt, dass ein vierbeiniger
Roboter mit den optimierten Beinen erfolgreich stabile und kontinuierliche
geradlinige Gehbewegungen ausführen kann.
Validierung einer energieeffizienten Antriebsmethode von Kurvengetrieben an einem Prüfstand
Validation of an Energy-efficient Drive Method for Cam Mechanisms
on a Test Bench
Due to the climate change, changing legislation and increased demands
on energy efficiency, the industry is constantly looking for ways to minimise
costs. Not only in the packaging industry, but also in the fields of handling
and forming technology, non-uniformly translating mechanisms are used
to generate certain motions. For several decades now, there have been
attempts to operate such mechanisms in a more energy-efficient manner,
with so-called Eigenmotion being a promising approach. Practical implementation
in industry has become possible with the development of servo
motors, as they can reproduce the Eigenmotion with high precision. The
combination of non-uniformly translating mechanisms and a variable drive
speed has been the subject of research ever since. This article presents
a comparison and discussion of the measurement results of a cam mechanism
driven at a constant angular velocity and an energy-efficient cam
mechanism.
Thomas Knobloch, Lukas Kaboth, Rufat Asgarzade, Mathias Hüsing, Burkhard Corves
https://doi.org/10.30819/5866.18 pp: 169-179 2024-09-17
Keywords:
Abstract
Vor dem Hintergrund des Klimawandels, sich wandelnder Gesetzgebung
und gestiegenen Ansprüchen an die Energieeffizienz ist die Industrie stetig
auf der Suche nach Potenzialen zur Kostenminimierung. Nicht nur in der
Verpackungsindustrie, sondern auch in den Bereichen der Handhabungsund
Umformtechnik werden zum Großteil ungleichmäßig übersetzende Getriebe
zur Erzeugung bestimmter Bewegungsabläufe genutzt. Schon seit
mehreren Jahrzehnten gibt es Ansätze, derartige Getriebe energieeffizienter
zu betreiben, wobei die sogenannte Eigenbewegung vielversprechend
ist. Die praktische Umsetzung in der Industrie ist mit der Entwicklung von
Servomotoren möglich geworden, da sie die Eigenbewegung mit hoher
Genauigkeit abbilden können. Die Kombination aus ungleichmäßig übersetzenden
Getrieben und einer variablen Antriebsgeschwindigkeit ist seitdem
Gegenstand der Forschung. Dieser Beitrag präsentiert den Vergleich und
die Diskussion der Messergebnisse eines Kurvengetriebes, das einmal
konstant und zum anderen servogesteuert angetrieben wird, so dass damit
das Kurvengetriebe effizienter betrieben wird.
VR-gestützte interaktive Ansteuerung einer Montagezelle mit Delta-Endeffektor
Use of Depth Cameras for Hand Intuitive Control of Linear Axes in
Assembly Cells
Intuitive hand or head motion based controls enhance the flexibility and
adaptability of partially automated assembly processes by improving human-
machine interaction. This paper discusses the control of an assembly
cell with three linear axes and one rotary axis, all driven by servo
motors, using motion tracking. A delta robot is attached to the fourth axis
of the cell. A depth camera or VR controller tracks the hand position, and
VR headset tracks the head position to operate the end effector via a
programmable logic controller (PLC).
Akhilraj Anilkumar, Claas Duarte Nanninga, Mike Männel, Maik Berger
https://doi.org/10.30819/5866.19 pp: 181-192 2024-09-17
Keywords:
Abstract
Intuitive kopf- oder handbewegungsbasierte Steuerungen erhöhen die
Flexibilität und Anpassungsfähigkeit teilautomatisierter Vorrichtungen,
indem sie die Mensch-Maschine-Interaktion verbessern. Der vorliegende
Beitrag behandelt die Ansteuerung eines servomotorisch abgetriebenen
kartesischen Portals mit drei Linearachsen und einer Drehachse mittels
Bewegungserfassung. An der vierten Achse des Portals ist ein Delta-
Roboter angeflanscht, der sich auch mit Handbewegungen steuern lässt.
Über eine Tiefenkamera oder einen VR-Controller wird die Handposition
erfasst, während das VR-Headset die Kopfposition verfolgt, welche das
Motion-Control-System in eine Sollposition des Endeffektors umrechnet.
2D “TenSens”-Sensor zur simultanen Messung von Kräften und Momenten
2D “TenSens” sensor for simultaneous force/torque measurement
This paper presents a 2D force/torque sensor, which uses an optical
fiber sensor to determine external forces in a plane and moments in
a normal direction to that plane. The sensor concept does not require
a deformation body due to the multifunctional use of a prestressed
optical fiber sensor acting as both a measuring device and a structural
component, and thus offers potential for lightweighting as well as the
reduction of manufacturing and model complexity.
Lukas Merker, Thomas Kissinger, Valter Böhm, David Herrmann, Lena Zentner
https://doi.org/10.30819/5866.20 pp: 193-194 2024-09-17
Keywords:
Abstract
Vorgestellt wird ein 2D-Kraft-Momentensensor, der mittels eines faseroptischen
Sensors die Bestimmung äußerer Kräfte in einer Ebene sowie
Momente in einer Achse senkrecht zu dieser Ebene ermöglicht. Das
Sensorkonzept kommt durch den multifunktionalen Einsatz eines vorgespannten
faseroptischen Sensors als Messmittel und als tragendes
Strukturelement ohne einen Deformationskörper aus, und bietet damit
Potentiale für den Leichtbau, die Reduzierung des Fertigungsaufwands
sowie der mechanischen Modellkomplexität.
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