14 Externe wissenschaftliche Einrichtungen
Permanent URI for this collectionhttps://elib.uni-stuttgart.de/handle/11682/15
Browse
3 results
Search Results
Item Open Access Ein flexibles Greifsystem für Roboterassistenten im Haushalt(2007) Wegener, Kai; Westkämper, Engelbert (Prof. Dr.-Ing. Prof. E.h. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c. mult.)Ziel der vorliegenden Arbeit war es, Lösungsansätze für flexible und niedrig komplexe Greifsysteme zu schaffen, die es Roboterassistenten ermöglichen, mit ihrer Umwelt zu interagieren und flexibel auf sich ändernde Handhabungssituationen zu reagieren. Hierzu wurde der Finray-Effekt, ein bionisches Prinzip für selbstadaptive Systeme, theoretisch untersucht und für den Einsatz als Fingerkinematik in flexiblen Greifsystemen nutzbar gemacht. Ausgehend vom Stand der Technik wurden typische Einsatzszenarien für Roboterassistenten im Haushalt analysiert. Auf Basis von Lösungsansätzen für die einzelnen Teilsysteme wurden Gesamtkonzepten entwickelt. Ein Konzept mit drei Fingern, die sich zu drei unterschiedlichen Grifftypen konfigurieren können wurde mit dem oben beschriebenen Finray-Effekt kombiniert und weiter detailliert. Im Fokus stand hierbei die grundlegende Untersuchung des Finray-Effektes hinsichtlich seiner greiftechnischen Fähigkeiten. Hierfür wurde der Finray-Effekt in Form einer selbstadaptiven diskreten Kette aus Fingergliedern weiter vereinfacht. Auf Basis dieser Vereinfachung wurde die Kinematik geometrisch und hinsichtlich der resultierenden Kräfte in allgemeiner Form für n-gliedrige Kinematiken modelliert. Um das Verhalten bzgl. unterschiedlicher Objektgeometrien zu untersuchen, wurden umfangreiche Bewegungssimulationen durchgeführt. Auf Basis dieser grundlegenden Untersuchung wurde ein Verfahren entwickelt, welches ausgehend von einem Objektmodell vorhersagen über den Gleichgewichtszustand der Fingerkinematik zulässt. Um die Praxistauglichkeit der Entwicklungen zu bestätigen, wurden zwei Gesamtsystemvarianten aufgebaut und hinsichtlich ihrer Greifmöglichkeiten im Umgang mit geometrievarianten Objekten untersucht. Beide Hände überzeugen durch ihre hohe Flexibilität gegenüber sich ändernden Objektgeometrien. Die IPA-Hand II ist aufgrund der integrierten selbstadaptiven Fingerkinematik in der Lage, ein enormes Objektspektrum abzudecken. Die niedrige Komplexität hinsichtlich des mechanischen Aufbaus und des Planungsaufwandes prädestinieren diese Art von Händen für Roboterassistenten im Haushaltsbereich.Item Open Access Integriertes Modell zur Entwicklung von funktional sicheren Produkten in der Automobilbranche(2013) Maier, Christoph; Westkämper, Engelbert (Univ.-Prof. a. D. Dr.-Ing. Prof. E.h. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c. mult.)Die neuen Anforderungen und Erwartungen der Kunden sowie der Norm ISO 26262 setzen die in der Automobil-Branche produzierenden Unternehmen verstärkt unter Druck, schnell und flexibel innovative und zugleich funktional sichere Produkte zu entwickeln. Dabei fordert die Norm die Erkennung von zufälligen elektrischen und elektronischen Fehlern und den anschließenden Übergang in einen sicheren Zustand. Ziel ist es, die Gefährdung der Insassen und anderer Verkehrsteilnehmer durch technische Fehler auf ein Minimum zu reduzieren. Um diesen Anforderungen gerecht werden zu können, ist es notwendig, zu Beginn das Produkt und dessen Funktionen nachvollziehbar in das Automotive Safety Integrity Level (kurz ASIL) einzugruppieren. Zusätzlich ist eine abteilungs- und unternehmensübergreifende Interaktion mit den beteiligten Lieferanten aufzubauen, um Schnittstellen, Daten und Funktionen aufeinander abzustimmen. Dabei definiert das ASIL die Anforderungen an die Sicherheit. Dieerarbeitete Methodik greift deshalb drei Grundprobleme bei der Entwicklung mechatronischer Produkte im Kontext der ISO 26262 auf. Diese sind die zielmarktorientierte Festlegung des ASIL, das lieferantenübergreifende Handling von Schnittstellen sowie die durchgängige Umsetzung und Dokumentation von Requirements. Hierzu werden in der Arbeit die Einflussfaktoren auf das ASIL untersucht und in der Folge eine zielmarktabhängige Definition der Faktoren ermöglicht. Im weiteren Verlauf wurde dann auf Basis der Gefahren- und Risikoanalyse (kurz GuR), erstellt mithilfe der Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse (kurz FMEA), eine IT-Architektur entwickelt und implementiert. Mit dieser werden die vorhandenen Daten der GuR in ein erweitertes Datenmodell überführt. Damit ist es möglich, Daten und Informationen lieferantenübergreifend zu nutzen. Das neue, modulare Modell beinhaltet alle wichtigen Informationen und Zusammenhänge sowie die Möglichkeit zur Dokumentation der Requirement-Umsetzung. Die Vorgehensweise und das Modell wurden im Rahmen eines Forschungsprojekts im Bereich E-Mobility erprobt und validiert. Diese Validierung hat gezeigt, dass durch die Zentralisierung und Transparenz der Daten die Produktentwicklung stark beschleunigt, sowie die Fehlerzahl gesenkt und damit die Sicherheit erhöht werden konnte.Item Open Access Hochgeschwindigkeitsverzinkung (HGV) geometrisch komplexer Bauteile(2007) Janisch, Christoph; Westkämper, Engelbert (Prof. Dr.-Ing. Prof. E.h. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c.)Um die Qualität von Beschichtung zu steigern und die Fertigungskosten durch den Wegfall nicht wertschöpfender Prozessschritte zu senken, strebt man eine Integration der Oberflächenprozesse in die Fertigungslinie an. Dieses Konzept wird als FIO - Technik (Fertigungsintegrierte Oberflächentechnik) bezeichnet. Dafür sind schnelle Prozesse erforderlich, die an die Taktzeiten der vor- und nachgelagerten Prozesse anpassen sind. Heutzutage werden jedoch bei galvanischen Prozessen Badzeiten von bis zu einer Stunde benötigt. Daher müssen die einzelnen Oberflächenprozesse um ein vielfaches beschleunigt werden. In dieser Doktorarbeit wurden an Hand ausgewählter Zinkelektrolyte die grundlegenden Einflüsse und Zusammenhänge für die Hochgeschwindigkeitsabscheidung ermittelt. Dazu wurden in verschiedenen Beschichtungszellen der Einfluss der einzelnen Elektrolytparameter (Zink-, Leitsalz-, Säurekonzentration, Temperatur und pH-Wert) sowie der Strömung auf das Beschichtungsergebnis untersucht. Die so gewonnen Erkenntnisse wurden auf reale Bauteile übertragen. Dazu wurden der Bremssattel und das Common Rail als charakteristisches Beispiel ausgewählt, da bei diesen Bauteilen eine Integration der Oberflächenprozesse in die Fertigungslinie erstrebenswert ist. Mit Hilfe der numerischen Simulation von Potentialfeldern und der Stromdichteverteilung (ElSy-2D und PlatingMaster) am Bauteil sowie der Berechnung der hydrodynamischen Bedingungen (Fluent) konnte eine auf das Bauteil abgestimmte Auslegung der Versuchsreaktoren durchgeführt werden. So war es möglich die Beschichtungszeit für den Bremssattel als auch für das Common Rail um mehr als das Achtfache gegenüber dem konventionellen Prozess zu reduzieren. Die hier erarbeiteten Methoden lassen sich auch auf andere komplexe Bauteile übertragen. Die Anwendbarkeit dieser Methoden beschränkt sich dabei nicht nur auf die schnelle Verzinkung. Diese können auch bei der raschen Abscheidung anderer Metalle eingesetzt werden. Die Auswahl und die Optimierung eines geeigneten Beschichtungsverfahrens ist in vielen Fällen zeitaufwändig. Um für Bauteile beliebiger Geometrie möglichst rasch das richtige Beschichtungsverfahren zu finden, wurde eine so genannte Entscheidungsmatrix entwickelt. Dieser neuartige Ansatz zeigt eine Möglichkeit auf, wie man durch strukturiertes und systematisches Vorgehen ein den Anforderungen entsprechendes Verfahren schnellstmöglich findet. Wichtige Werkzeuge für die Entscheidungsmatrix sind die Elektrolytcharakterisierung und die numerische Simulation der Potentialfelder sowie der Strömungsbedingungen.