07 Fakultät Konstruktions-, Produktions- und Fahrzeugtechnik
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Item Open Access 3-D-Umgebungserfassung für teil-autonome mobile Roboter(2014) Arbeiter, Georg; Verl, Alexander (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. mult.)Die Servicerobotik hat in den letzten Jahren sowohl durch kostengünstige Sensorik und Aktorik als auch durch verbesserte Algorithmen einen großen Schritt nach vorne gemacht. Dabei hat sich gerade die Wahrnehmung als eine Schlüsseltechnologie für eine erfolgreiche Weiterentwicklung herauskristallisiert. Leistungsfähige 3-D-Kameras und effiziente Verfahren zur Sensordatenverarbeitung ermöglichen es Robotern, ihre Umwelt wahrzunehmen, zu interpretieren und darauf basierend Handlungen abzuleiten. Trotz dieser Fortschritte ist ein voll-autonomer Betrieb von mobilen Robotern in für Menschen gemachten Umgebungen mittelfristig nicht möglich. Ein Hauptgrund dafür ist die Vielzahl nicht vorhersehbarer Ausnahmefälle, mit denen ein Roboter in einem nur teilweise bekannten und dynamischen Umfeld konfrontiert wird. Diese Arbeit behandelt die Erfassung der Umwelt mit 3-D-Kameras im teil-autonomen Betrieb. Ziel ist es, ein Umgebungsmodell zu erzeugen, das sowohl für die autonomen Funktionen des Roboters wie Navigation oder Manipulation verwendet werden kann als auch eine Hilfe für einen menschlichen Teleoperator bietet. Dadurch stellen sich besondere Anforderungen an die verwendete Repräsentation. Diese muss sowohl vom Roboter als auch vom Bediener verstanden werden. Weiterhin ist die Umwandlung der Sensordaten in die Repräsentation durch ein geeignetes Verfahren ein Kernpunkt dieser Arbeit. Dieses Verfahren muss nicht nur ein Modell der Umwelt mit ausreichender Genauigkeit erzeugen, sondern auch eine entsprechende Verarbeitungsgeschwindigkeit für den Einsatz auf einem Roboter ermöglichen. Nach der Aufstellung von Anforderungen wird ein Verfahren zur \umerf konzipiert und umgesetzt. Dieses erzeugt ein hybrides Umgebungsmodell, bestehend aus einer Punkte- und einer Geometriekarte. Die Punktrepräsentation kann vom Roboter für die Hindernisvermeidung während Navigation und Manipulation verwendet werden, besitzt jedoch ein großes Datenvolumen und lässt sich schwer visualisieren. Deswegen werden aus den Sensordaten geometrische Primitive abgeleitet und in einer Geometriekarte gespeichert. Dies führt zu einer hohen Datenkompression ohne den Verlust wichtiger Information. Diese Repräsentation lässt sich gut zu einem menschlichen Bediener übertragen und dort anzeigen. Die Ableitung geometrischer Basisformen wie Ebenen oder Zylinder nimmt einen Großteil dieser Arbeit ein. Zunächst werden Filter für die von den 3-D-Kameras ausgegebenen Punktwolken betrachtet. Diese können Rauschen eliminieren oder die Dichte der Punktwolke beeinflussen. Im nächsten Schritt werden die Sensordaten in einem gemeinsamen Koordinatensystem registriert. Dies ist notwendig, da sowohl die Sensordaten als auch die Roboterposition mit Fehlern behaftet sind. Die registrierten Punktwolken werden im nächsten Schritt segmentiert. Hierbei kommt ein Verfahren zum Flächenwachstum auf Basis von Normalenvektoren zum Einsatz. Die entstehenden Segmente können anhand geometrischer Eigenschaften in Basisgeometrien klassifiziert werden. Diese werden abschließend in einer Geometriekarte vereint. Für alle Teilschritte erfolgt eine Evaluierung gegenüber Verfahren aus dem Stand der Technik hinsichtlich Genauigkeit und Rechengeschwindigkeit. Abschließend erfolgt die Validierung der Funktionsweise anhand typischer Innenraumszenen und die Veranschaulichung durch ein Anwendungsbeispiel.Item Open Access Ad hoc Informationsbeschaffung unter Einsatz kontextbezogener Systeme in der variantenreichen Serienfertigung(2014) Lucke, Dominik Martin; Westkämper, Engelbert (Univ.-Prof. a. D. Dr.-Ing. Prof. E.h. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c. mult.)Eine variantenreiche Serienfertigung muss sich heute schnell an die aktuelle Lage anpassen können, um im Wettbewerb weiter zu bestehen. Die Verfügbarkeit von aktueller, vernetzter Information bei Entscheidungen im laufenden Betrieb, die einen Bezug auf die Umgebung besitzen, ist ein wesentlicher Faktor, um Veränderungen schneller ausführen zu können und Verluste infolge fehlender Information zu reduzieren. Zur Unterstützung kommt heute eine Vielzahl aufgabenspezifischer IT-Systeme zum Einsatz, auf welche sich die Informationen verteilen. Diese verursachen während der Informationsbeschaffung nicht wertschöpfende Zeiten. Hieraus ergibt sich die Motivation neue, übergreifende Ansätze für Assistenzsysteme zu entwickeln, welche innerhalb einer variantenreichen Serienfertigung das operative Personal in der Beschaffung der Informationen unmittelbar und effizient unterstützen. Im Rahmen dieser Arbeit wird ein Ansatz zur Unterstützung von Werkern, Meistern und Instandhalternvorgestellt, der es ermöglicht, aus der auftretenden Situation heraus (ad hoc), auf aktuelle notwendige Informationen und die Zusammenhänge in einer variantenreichen Serienfertigung zuzugreifen. Schwerpunkt bildet das unternehmensneutrale Gesamtkonzept des fertigungsnahen Kontextinformationssystems, das aus dem Produktionsumgebungsmodell und der Systemarchitektur besteht. Das Produktionsumgebungsmodell beschreibt und vernetzt enthaltene Informationen und Zusammenhänge einer variantenreichen Serienfertigung. Hauptordnungskriterien sind hier die Zugehörigkeit zu einer bestimmten Gruppe (Typ), die Identität eines Gegenstands, dessen Ort und Betriebszustand über die Zeit. Die Systemarchitektur ist modular aufgebaut. Die Module werden in Erfassungsmodule, Kontextverwaltungsmodule, Funktionsmodule zur automatischen und manuellen Informationsfilterung sowie Präsentationsmodule untergliedert und kommunizieren über eine einheitliche Schnittstelle. Zur Erprobung des Konzepts wurden das Produktionsumgebungsmodell und verschiedene Module implementiert und anhand des Erprobungsbeispiels "Ungeplante Instandsetzung einer Werkzeugmaschine" und validiert.Item Open Access Adaptive Segmentierung von Tiefenbildern für die 3-D-Objektlageerkennung auf Basis von kombinierten regelgeometrischen Elementen(2011) Stotz, Martin; Verl, Alexander (Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c.)Ein großes Hemmnis für automatisierte Entnahme ungeordneter Werkstücke direkt aus Behältern eine ist die aufwändige Konfiguration der zur Lagebestimmung notwendigen Objekterkennungsverfahren. Ein Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung einer für die nachfolgende Lagebestimmung optimalen, selbstadaptiven Segmentierung von Tiefenbildern. Ein weiteres Ziel ist die Entwicklung von Verfahren zur Lagebestimmung von Objekten, die aus mehreren regelgeometrischen Elementen auf einer Achse aufgebaut sind. Die in dieser Arbeit entwickelte selbstadaptive Segmentierung basiert auf einem Optimierungsverfahren. Dazu wird der Ansatz der Evolutionsstrategie erweitert, um neben den klassisch behandelten reellwertigen Parametern auch allgemeine Parameter sowie den gesamten Programmablauf optimieren zu können. Zur Fitnessbewertung wird eine neue Vorgehensweise in der Tiefenbildverarbeitung umgesetzt. Die Bewertung der von der Segmentierung gelieferten Bereiche wird dabei anhand ihrer Eignung für die Objekterkennung durchgeführt. Durch diese 3-D-Fitnessbewertung sind vom Anwender nur noch die Geometriedaten des zu erkennenden Objekts vorzugeben. Das entwickelte Verfahren zur Einpassung kombinierter regelgeometrischer Elemente vermeidet numerisch ungünstige Randbedienungen, indem anstatt der verknüpften Positionsparameter der Einzelelemente nur genau eine Position verwendet wird und die Kombination der Einzelelemente über Formparameter des kombinierten Elements beschreiben werden. Mit dem Verfahren zur automatischen Konfiguration wurden vor allem Versuche zur Anpassungsfähigkeit an unterschiedliche Ausgangsdaten durchgeführt, wobei sich die 3-D-Fitnessbewertung als sehr gut erwies. Die Leistungsfähigkeit der Einpassverfahren für kombinierte Elemente wurde in Anlehnung an Testverfahren aus der Koordinatenmesstechnik untersucht. Das vorgeschlagene Objekterkennungssystem wurde an Demonstratoren getestet und konnte eine praxistaugliche Leistung erreichen.Item Open Access Adaptive Verfahren zur Bewertung texturierter Oberflächen(2005) Pannekamp, Jens; Westkämper, Engelbert (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Prof. e. h. Dr.-Ing. e. h. Dr. h. c. mult.)Aufgabenstellung: Sowohl technische als auch natürliche Oberflächen weisen in der Regel eine charakteristische Oberflächenausprägung (Textur) auf, die eine Unterscheidung und Klassifizierung zulässt. Zielsetzung der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung von Verfahren, die den Anwender bei der Adaption von Oberflächenprüfsystemen an neue oder veränderte Prüfaufgaben unterstützen. Im Zentrum steht die automatische Selektion von Texturmerkmalen und die Optimierung von Texturparametern. Die automatische Adaption findet auf Grundlage von Beispieltexturen statt, die vom Anwender zuvor bewertet werden. Lösungsansatz: Kennzeichnend für die vorliegende Arbeit ist die Realisierung eines rückgekoppelten Verarbeitungsschemas, das die Optimierung von Texturmerkmalen und Parametern zum Ziel hat. Die für die Optimierung erforderlichen Gütekriterien basieren auf der Analyse der klassenspezifischen Verteilungen im Merkmalsraum sowie auf Verifikationsmaßen, die aus der Klassifikation von Beispieltexturen gewonnen werden. Diese Gütekriterien werden sowohl für die Merkmalsselektion als auch für die Parameteroptimierung mit Evolutionsstrategien eingesetzt. Einen weiteren Schwerpunkt der Arbeit stellt die Entwicklung rotationsinvarianter Texturmerkmale dar, die durch Randomisierung der Analyserichtung erreicht werden konnte. Alle entwickelten Verfahren wurden in das modular aufgebaute System „Adaptex“ zur adaptiven Texturanalyse integriert. Anwendung des Verfahrens: Um die Verfahren zu validieren, wurden umfangreiche Benchmarktests durchgeführt. Dabei konnten die in der Literatur dokumentierten Fehlerraten drastisch unterschritten werden. Ihre Tauglichkeit für den industriellen Einsatz haben die Verfahren u.a. bei der Inspektion von medizinischen Kollagenschwämmen und Kaltfließpressteilen unter Beweis gestellt.Item Open Access Agent based diagnostic system for the defect analysis during chemical mechanical polishing (CMP)(2005) Kumar, Akhauri Prakash; Westkämper, Engelbert (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Prof. E.h. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c. mult.)The rapidly changing technological characteristics of Integrated Circuits (i.e. their compactness and density) require a very high surface planarity and uniform surface topography of the starting substrate material (wafer). The IC manufacturers are demanding wafers with continuously decreasing defect densities, very tight tolerances and very short delivery times, from the wafer manufacturers. The in-situ defect detection, the real-time analysis of non-visual defects, the simultaneous differentiation of multiple defect types and the high capture rates of the detected defects are turning out to be the major challenges for the wafer manufacturers. The current wafer manufacturing process is very complex and has already a very high technical and organizational availability. As a final step in the manufacturing process of wafers, CMP process has emerged as a critical technology for achieving the required global planarization. The high complexity of the CMP process makes the localization (i.e. to find out the defected area, the type and the cause) and control of the process and machine parameters responsible for defect origination during a process run very difficult. This leads to intolerable machine downtimes, caused by the time-consuming defect localization procedures. The deductions of corrective actions and the establishment of correlations between the detected defects and the process parameters are mostly based on the long year CMP process experience of the process engineers. To analyze the investigated defects is to correlate these defects with the drifts and shifts of process and machine parameters offline, i.e. after the defects are already there. Nevertheless, none of the process control approaches showed the adaptability to continuously changing process and production characteristics in the production environment. The time representation of the properties of process and machine parameters was not implemented by the investigated process control algorithms, and none of them provided much information about the chemistry of the CMP process. The core of the research work is to develop and implement an agent based diagnostic system for defect analysis during CMP process for the studied CMP process machine. The system should detect the origination of defects at a very early stage during the wafer manufacturing process. It should reduce the defect densities, improve the reliability and accuracy of the process run by in-situ observation of the CMP process, provide the corresponding corrective actions to the process engineer, reduce the risk of defect occurrence, adapt to the changing CMP processing characteristics and environment and observe explicitly the changing time-dependent properties of process and machine parameters. The system thus deployed in the production environment shows the detection of the origination of defects at a very early stage. It provides mechanisms to exactly localize and characterize the origination of these defects, to achieve high defect detection reliability and repeatability and to increase its detection performance. After the learning process, the system provides exactly the cause, involved behavioral pattern characteristics, related process step, the involved process parameter and machine parameter behaviors for the detected defect origination characteristics to the CMP process expertise. Its integration with CMP process controller in the production environment thus facilitates in-situ detection of the origination of defects.Item Open Access Antriebsbasierte Zustandsdiagnose von Vorschubantrieben(2011) Walther, Michael; Verl, Alexander (Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c.)Diese Arbeit befasst sich mit antriebsbasierter Diagnose für Werkzeugmaschinen. Die Verknüpfung ist nach dem Ursache-Wirkungsprinzip von Phänomenen in antriebsinternen Signalen mit schadhaften Veränderungen in der Mechanik gelungen. Als Grundsatz der Arbeit ist festzuhalten: Der Zustand des Antriebsstranges lässt sich durch die spektrale Zusammensetzung der übertragenen Leistung bestimmen und diagnostizieren. Die Ergebnisse werden zu einer allgemeingültigen, skalaren Kenngröße abstrahiert.Item Open Access Aufnahme und Nachbearbeitung von Bahnen bei der Programmierung durch Vormachen von Industrierobotern(2011) Meyer, Christian; Verl, Alexander (Prof. Dr.-Ing.)Industrieroboter werden vornehmlich in der Großindustrie eingesetzt, dort stehen sie seit Jahrzehnten für flexible Automatisierung auf höchstem Niveau. Kleine und mittlere Unternehmen aber haben Probleme, Industrieroboter einzusetzen, da sie in anderen Losgrößen arbeiten und andere Infrastrukturmöglichkeiten haben. Sie stecken häufig in einer Automatisierungszwickmühle, sie müssen rationalisieren, können die in Großbetrieben etablierten Methoden aber nicht anwenden. Um dieses Defizit zu mindern, wurde ein Verfahren zur schnellen und intuitiven Programmierung von Industrierobotern entwickelt. Das Verfahren wurde an der Beispielanwendung MAG-Schweißen verifiziert. Die Interaktion mit der Schweißroboterzelle wird dabei multimodal vom Prozessexperten, dem Schweißer, vorgenommen. Mittels Programmierung durch Vormachen kann der Schweißer den Roboter entlang der zu schweißenden Nähte verfahren, eine Kraftregelung führt den Roboter dahin, wo der Bediener ihn hindrückt. Ein besonderer Fokus der Arbeit liegt auf der dann folgenden Nachbearbeitung der Bahn. So wurde ein Verfahren entwickelt, das es erlaubt, die aufgenommenen Bahndaten zu komprimieren und Geometrieprimitive zuzuweisen. Die Kompression nutzt den Douglas-Peucker-Algorithmus, für das Mapping der Daten werden entsprechende Kriterien erstellt. Verschiedene Kombinationen von Algorithmen wurden implementiert und verglichen. Der zweite Entwicklungsschwerpunkt lag in der Verbesserung der manuell aufgenommenen Bahn auf der Basis lokaler Werkstückgeometrie. Diese Geometriedaten bestehen aus einer Punktewolke, die mit einem Laserscanner aufgenommen werden kann. Zwei Verfahren zur Auswertung wurden entwickelt, ein auf den einzelnen Scanlinien basierendes Verfahren zur Optimierung der Bahn, sowie ein Verfahren zur Flächenrückführung, basierend auf einem Region Growth Ansatz. Die entwickelten Verfahren und Algorithmen bei einem KMU getestet. Dort wurde einerseits sichergestellt, dass das Robotersystem reale Bauteile fertigen kann, andererseits wurden Programmiertests mit Mitarbeitern der Firma durchgeführt. Die Testläufe zeigten, dass die Referenzbauteile mit dem entwickelten Programmierverfahren gefertigt werden können und die Ziele der Arbeit, die Vereinfachung der Programmierung und die Verkürzung der Programmierzeit, erreicht wurden.Item Open Access Auslegung von Multidomänen-Systemen - Analyse, Modellierung und Realisierung von mechatronischen Systemen am Beispiel einer aktiven Knieprothese(2012) Budaker, Bernhard; Verl, Alexander (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c.)In der vorliegenden Arbeit wird die Konzeption, Entwicklung und energetische Analyse einer aktiv angetriebenen Knieprothese beschrieben. Die Arbeit ist Teil der Forschungsaktivitäten „Aktive Antriebe für Prothesen und Orthesen“ am Fraunhofer IPA. Die Analyse und Auslegung des Antriebsstrangs einer aktiv angetriebenen Knieprothese wird betrachtet. Die Ableitung der technischen Anforderungen an ein aktiv angetriebenes Prothesensystem wird am Beispiel des Knieprothesensystems durchgeführt. Das Erarbeiten von Parametern für das Antriebssystem im Prothesensystem wird in Anlehnung an Motorauslegungsmethoden durchgeführt. Es werden sogenannte charakteristische Kennlinienfelder für die Bewegung am Knie definiert. Verschiedene mechanische Konzepte für die kinematische Umsetzung der aktiven Bewegung am Knie werden erarbeitet. Die Umsetzung der aktiven Bewegung mit einem EC-Motor-Getriebe-Konzept wird beschrieben. Es werden Ansätze zur Modellierung von Multidomänen-Systemen am Beispiel der aktiv angetriebenen Knieprothese diskutiert. Hierzu wird die Modellierung der Knieprothese im Zustandsraum, mittels Bondgraphentheorie und Port-Hamilton-Methode, beschrieben. Die Simulation der aktiven Knieprothese wird anhand des Zustandsraummodells und des Port-Hamilton-Modells durchgeführt. Charakteristische Parameter des Gangzyklus werden mittels eines eigens für die Arbeit aufgebauten Prüfsystems abgeprüft und mit den Simulationsergebnissen verglichen. Schließlich wird ein Ausblick für weitere Arbeiten auf dem Gebiet der aktiv angetriebenen Prothesensysteme gegeben.Item Open Access Automatisierte Ordnungs- und Kommissionierzelle zur hochflexiblen Bereitstellung von Werkstücken in der Montage(2006) Schmid, Stefan; Westkämper, Engelbert (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Prof. E.h. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c. mult.)Der zunehmende nationale und internationale Wettbewerb und die steigenden Ansprüche der Verbraucher führten in den vergangenen Jahren zu einer Zunahme der Produktvielfalt mit immer kürzeren Produktlebenszyklen bei gleichzeitiger Abnahme der Fertigungslosgrößen. Diese Entwicklung führte dazu, dass der flexibel automatisierten Montage in der Klein- und Mittelserienfertigung eine immer größere Bedeutung zukommt. Bei flexiblen Montageanlagen erfolgt die Bereitstellung von Werkstücken vorwiegend über werkstückspezifisch ausgelegte Zuführeinrichtungen, die in den Montagestationen integriert sind und einen Großteil aller Störungen in Montageanlagen verursachen. Ziel der Arbeit war es, eine unabhängig von den Montageanlagen arbeitende Ordnungs- und Kommissionierzelle zur hochflexiblen Bereitstellung von unterschiedlichsten Werkstücken in Flachmagazinen zu entwickeln. Nach der Ermittlung der wesentlichen Anforderungen und Randbedingungen für die Werkstückbereitstellung an flexiblen Montageanlagen wurden wissenschaftliche Grundlagen und Lösungen für einen Vibrationswendelförderer zum gleichzeitigen Fördern und Sortieren mehrerer unterschiedlicher Werkstücke erarbeitet sowie für flexible Positionier- und Ordnungssysteme ein Verfahren zur werkstückspezifischen Magazinauslegung entwickelt. Für die Beschreibung des Werkstückverhaltens im Magazin-formnest während des Magaziniervorganges wurde ein Berechnungsverfahren erarbeitet, mit dem in einer Rechnersimulation die Grenzwerte für die Geräteeinstellparameter, wie z. B. die maximale Schwingungsamplitude und Magazinneigungswinkel, bestimmt werden konnten. Die konzipierten und prototypisch realisierten Einzelkomponenten wurden anschließend in einer Pilotanlage einer automatisierten Ordnungs- und Kommissionierzelle integriert. Anhand eines repräsentativ ausgewählten Werkstückspektrums wurde der Funktionsablauf der Zelle erprobt und die technische Machbarkeit einer von der Montage entkoppelten, hochflexiblen Bereitstellung von Werkstücken in beliebiger Reihenfolge und Losgröße nachgewiesen.Item Open Access Automatisiertes Modellieren großflächiger Sandgussformen(2005) Schaaf, Walter H.; Westkämper, Engelbert (Prof. Dr.-Ing. Prof. E.h. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c. mult.)In der Arbeit wird ein neues direktes, d.h. modelloses, Formverfahren für großflächige Sandgussformen beschrieben. Im Gegensatz zu den bisher bekannten Verfahren zur direkten Herstellung von Sandgussformen, d.h. dem Fräsen vorverfestigter Formstoffblöcke und den generativen Verfahren, arbeitet das neue Verfahren durch dreidimensionales Modellieren des Gießereiformstoffes mit robotergeführten lokal wirkenden Modellier- und Verdichtungswerkzeugen. Es werden Szenarien zur Anwendung des neuen Verfahrens aufgezeigt und entsprechende Teil- und Gesamtsystemvarianten konzipiert. Die beiden wissenschaftlichen Entwicklungsschwerpunkte behandeln das Formstoffverhalten beim lokalen Modellieren und Verdichten sowie eine automatische 3D-Bahngenerierung. Die Untersuchung des Formverhaltens basiert auf neuen theoretischen Wirk- und Berechnungsmodellen, die mit einem bentonit-gebundenen Formstoffsystem und einem kalt-härtenden Furanharz-Formstoffsystem verifiziert werden. Die automatische 3D-Bahngenerierung berücksichtigt das Formstoffverhalten und liefert prozessoptimale Bahnen, die direkt in Ausführungsprogramme für Industrieroboter umgesetzt werden können. Mit Hilfe einer prototypischen Roboterzelle werden die theoretischen und experimentellen Ergebnisse an einer großflächigen Sandgussform erprobt und die Machbarkeit des automatisierten Modellierens nachgewiesen.Item Open Access Automatisiertes und prozessüberwachtes Radialclinchen höherfester Blechwerkstoffe(2007) Breckweg, Achim; Westkämper, Engelbert (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Prof. E.h. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c. mult.)Das umformtechnische Fügen bzw. Clinchen erfolgt heute noch weitgehend mit linearer Fügebewegung der Werkzeuge. Die hohen Prozesskräfte erfordern allerdings schwere und schlecht handhabbare Werkzeuge. Eine Lösung bietet die Reduktion der Fügekraft. Zum krafreduzierten Clinchen sind Verfahren mit partieller Krafteinleitung, insbesondere das Radialclinchen geeignet. Ziel der vorliegenden Arbeit war es daher wissenschaftliche Erkenntnisse über das Radialclinchen zu erarbeiten. Im Rahmen der Anforderungsanalyse wurde der Istzustand beim automatisierten umformtechnischen Fügen aufgearbeitet. Die auftretenden Prozessfehler und die neuronalen Netze als Grundlage für die Prozessüberwachung wurden analysiert. Basierend auf der Durchführung experimenteller Untersuchungen wurde der Nachweis erbracht, dass beim Radialclinchen gleiche Verbindungsfestigkeiten wie beim konventionellen Clinchen erreicht werden. Durch die Beschreibung von Wirkzusammenhängen konnten produktionstechnisch relevante Prozesszusammenhänge zwischen Fügezeit, -kraft und -drehzahl ermittelt und dargestellt werden. Das komplexe Werkstoffverhalten beim Radialclinchen wurde ausgehend von der Phasenteilung des Fügeprozesses in eine Durchsetzphase und in eine Stauchphase beschrieben und ein Berechnungsmodell entwickelt. Das Modell ist die Grundlage für ein Berechnungsverfahren zur Ermittlung der Fügekraft unter Berücksichtigung der partiell eingeleiteten Fügekraft. Das Berechnungsmodell wurde durch Experimente mit verschiedenen Blechwerkstoffen und Fügegeschwindigkeiten verifiziert. Zur Überwachung des Verbindungsprozesses und zur Klassifikation von Fehlern wurde ein System auf der Basis neuronaler Netze entwickelt. Durch Versuche konnte gezeigt werden, dass unzulässige Prozesszustände mit einer hohen Genauigkeit erkannt werden. Abschließend erfolgte die Erprobung des Gesamtsystems. Mit der Erprobung konnte die Umsetzbarkeit des Radialclinchens nachgewiesen werden. Die Versuchsanlage zum flexibel automatisierten Radialclinchen höherfester Blechwerkstoffe erfüllt die gestellten Anforderungen. Durch die Entwicklung des flexibel automatisierten Radialclinchens wurden neue Einsatzmöglichkeiten für die umformtechnische Fügetechnik erschlossen.Item Open Access Automatisiertes, stoffschlüssiges Fügen folienisolierter Flachleiter mit Oberflächenkontamination(2005) Adrian, Jörg; Westkämper, Engelbert (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Prof. E.h. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c. mult.)Die Haupteinsatzbereiche folienisolierter Leiter liegen in Anwendungen mit der Not-wendigkeit zur Gewichts- und zur Bauraumreduzierung. Der zu erwartende steigende Einsatz der folienisolierten Flachleiter verlangt nach automatisierten Fügelösungen mit Erfüllung der elektrischen Anforderungen und Erreichung der höchstmöglichen mechanischen Festigkeit. Ziel der Arbeit ist es, wirtschaftliche Automatisierungslösungen zum stoffschlüssigen Fügen folienisolierter Flachleiter zu erarbeiten. Schwerpunkt der Arbeit ist die Ablei-tung der optimalen Fügeparameter aus einer vorherigen Oberflächenanalyse zur Sicherung einer gleichbleibenden Scherzugfestigkeit der Kontakte. Ausgehend von einer Analyse des Standes der Technik werden die unterschiedli-chen Abisolier- und Fügeverfahren, die eingesetzten Komponenten, Montagevorgänge, auftretende Fehler sowie Automatisierungshemmnisse ermittelt und darauf die Anforderungen an die Pilotanlage abgeleitet. Durch die geforderte universelle Einsetzbarkeit des Verfahrens, wird keine Einschränkung in den Abiso-lierverfahren vorgenommen. Die besten Eigenschaften unter den Fügeverfahren werden mit dem Widerstandpunktschweißen erreicht. Unter Berücksichtigung des ausgewählten Verfahrens werden die notwendigen Untersuchungs- und Entwick-lungsschwerpunkte abgeleitet. Zur Vorausberechnung der Prozessparameter ist die Aufnahme der Abisolationsrückstände notwendig. Basierend auf diesem Ergebnis ist die Berechnung der Parameter des Fügeprozesses möglich. Die entwickelten Verfahren wurden in den Teilsystemen konzipiert und in einer Ver-suchszelle realisiert. Das prozessüberwachte Fügen konnte in der Versuchszelle nachgewiesen und eine hohe Verfügbarkeit und gute Wirtschaftlichkeit in den durch-geführten Versuchsreihen gezeigt werden. Das entwickelte Berechnungsverfahren wurde mit den durchgeführten Versuchen gut verifiziert. Damit wurde die Umsetzbar-keit des prozessüberwachten Fügens mit höchstmöglicher Scherzugfestigkeit nachgewiesen werden.Item Open Access Autonome Sensorsonden für mobile Überwachungsroboter und deren Ausbringstrategien(2014) Pfeiffer, Kai; Verl, Alexander (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. mult.)Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Erweiterung des Nutzens von mobilen Überwachungsrobotern. Durch den Einsatz von autonomen Sensorsonden wird die zeitgleich überwachte Fläche bzw. Grenzlinie von Überwachungsrobotern signifikant vergrößert. Dieses System umfasst Sensorsonden, Ausbringeinheiten, mit denen Überwachungsroboter Sonden positionieren und nach dem Einsatz wieder aufnehmen können, sowie Algorithmen zur Bestimmung der optimalen Position der Sonden je nach Einsatzfall. Für die Sonden wurde eine Schnittstelle konzipiert, die es den Ausbringeinheiten ermöglicht, sowohl einen eventuellen Offset in horizontaler Richtung beim Aufnehmen der Sonden auszugleichen, als auch eine mögliche Verdrehung der Sonde ohne die Verwendung zusätzlicher Sensoren oder Aktoren zu korrigieren. Weiterhin wurden kommerziell verfügbare Komponenten für die Ausrüstung der Sensorsonden untersucht. Für die Ausbringeinheiten wurde ein effizientes Konzept zur Aufbewahrung und Handhabung derSensorsonden entwickelt, das den Einsatz von Sensoren und Aktoren auf ein Minimum beschränkt und bei der Handhabung mit einem einzigen Freiheitsgrad auskommt. Zur Steuerung der Ausbringeinheiten durch Überwachungsroboter wurde eine über Ethernet kommunizierende Ablaufsteuerung entwickelt. Für die effiziente Positionierung der Sonden wurden zwei Verfahren, Genetische Algorithmen und Gridmap mit Greedy-Algorithmus, ausgewählt und an das Problem angepasst. In einer eigens entwickelten Simulationsumgebung wurden die Parameter beider Verfahren optimiert und die Ergebnisse miteinander verglichen. Zur Quantifizierung des Mehrnutzens durch Sensorsonden für Überwachungsroboter wurde die Größe der mittleren Abdeckung eingeführt. Beim Vergleich zwischen dem Einsatz eines Überwachungsroboters alleine und mit Sensorsonden wurde eine Verbesserung der mittleren Abdeckung um das 4,3- bis 7,5-fache nachgewiesen. Somit wurde eine effiziente Erweiterung für mobile Überwachungsroboterentwickelt, welche deren Überwachungsleistung signifikant steigern kann.Item Open Access Basic structure and formation mechanism of Ti-Si-N superhard nanocomposite coatings(2009) Liu, Xuejie; Westkämper, Engelbert (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Prof. E.h. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c. mult.)With the concept of digital factory, a research including experiment, kinetic Monte Carlo simulation, and ab initio calculation has been conducted to investigate the basic structure and the formation mechanism of Ti-Si-N superhard nanocomposite coatings. The experiments of the Ti-Si-N deposition demonstrate that Si addition obviously influences the film microstructure and hardness. But the atomic structure and the formation mechanism of the Ti-Si-N coatings have not been identified by the experiments Two kinetic Monte Carlo (KMC) simulation codes with the lattice model and with the off-lattice model have been developed. In the off-lattice KMC simulation, the dimer method was used to search the saddle points on the potential energy surface (PES), which provided the direct calculation method of activation energy and the relaxation algorithm of adatoms, so that this off-lattice KMC simulation is much closer to the real situation. The ab inito calculations have been performed with VASP code. The basic structure and the formation mechanism of the Ti-Si-N composite coating have been identified. The total energy calculation results show that (a) there is no silicon interstitial solid solution in the TiN crystallite under the thermal equilibrium condition; (b) if a titanium atom or a nitrogen atom is missing in the TiN crystallite, a silicon atom is possible to occupy the vacant site and to form the substitutional solid solution; (c) the basic structure of the Ti-Si-N superhard composite coatings is the TiN crystallites with Si-4N-4Ti and Si-2N-2Ti in the boundaries.Item Open Access Bedarfssynchrone Leistungsverfügbarkeit in der kundenspezifischen Produktentwicklung(2007) Wittenstein, Anna-Katharina; Westkämper, Engelbert (Prof. Dr.-Ing. Prof. E.h. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c. mult.)In turbulenten Märkten ist eine hohe Reaktionsfähigkeit auf den Kundenbedarf lebensnotwendig. Diese hängt bei Unternehmen mit hohem Anteil kundenspezifischer Entwicklung, wie häufig im Maschinen- und Anlagenbau, von der Verfügbarkeit der richtigen Mitarbeiter ab. Die Verfügbarkeit ihrer Leistung ist daher möglichst genau auf den Kundenbedarf abzustimmen. Ziel der Arbeit ist die Entwicklung einer Methode, die es ermöglicht, trotz eines turbulenten Umfelds eine kundenspezifische Entwicklungsleistung bedarfssynchron, d.h. mit kurzen Durchlaufzeiten und termingerecht verfügbar zu machen. Kernelemente der Methode bilden die Ansätze „plug&perform zwischen prozessorientierten Leistungseinheiten“, „adaptive Fokussierung an verfügbarkeitskritischen Leistungseinheiten“ und „vorbereitete verfügbarkeitssichernde Maßnahmen“. Mit Hilfe des plug&perform-Ansatzes werden Leistungseinheiten und Nahtstellen so gestaltet, dass eine fehlerfreie und schnelle Leistungserbringung möglich ist. Hierzu wird ein Kapazitäts-Pull-Verfahren eingeführt, das die Kapazitäten der Leistungseinheiten so aufeinander abstimmt, dass der Kundenbedarf termingerecht - eben synchron - bedient werden kann. Mit Hilfe der adaptiven Fokussierung kann die Arbeitsteilung entlang der horizontalen, vertikalen und objektorientierten Dimension flexibel variiert werden, um bei besonderen Belastungssituationen Entlastungseffekte an Engpässen zu erzielen. Grundelement der adaptiven Fokussierung ist die sinnvoll verteilbare Arbeitseinheit, die innerhalb physischer und virtueller Leistungseinheiten flexibel verteilt werden kann. Zur Identifikation verfügbarkeitskritischer Leistungseinheiten werden operative, qualifikatorische, inhaltliche und kapazitive Risikosituationen abgeprüft. Für die kritischen Leistungseinheiten werden typische Belastungsszenarien definiert und auf Basis der adaptiven Fokussierung verfügbarkeitssichernde Maßnahmen beschrieben. Diese Konzepte werden schließlich in der Methode zur Sicherung bedarfssynchroner Leistungsverfügbarkeit zusammengeführt und validiert.Item Open Access Ein Beitrag zur Fehlerfrüh- und Fehlerdiagnose von elektromechanischen Antriebseinheiten in der Automatisierungstechnik(2007) Hirschmann, Joachim; Westkämper, Engelbert (Prof. Dr.-Ing. Prof. E.h. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c.)In elektromechanischen Antriebseinheiten sind die hoch belasteten Gleit- und Wälzkontakte die ausfallkritischen Elemente des mechanischen Teils des Antriebsstrangs. Dafür wird eine Fehlerfrühdiagnose zur Vorhersage einer sich anbahnenden Störung oder eines sich abzeichnenden Ausfalls in dieser Arbeit vorgestellt. Bei einem Ausfall wird aus der Vorgeschichte auf die Fehlerursache und die fehlerhafte Baugruppe bzw. das ausgefallene Maschinenelement geschlossen. Grundlage ist ein modellgestützter Ansatz, der durch die Verwendung von so genannten Minimalmodellen eine isolierte Ermittlung einzelner, den Fehler charakterisierende Merkmale erlaubt. Die Minimalmodelle basieren auf physikalischen Grundlagen und liefern bei bestimmten Betriebszuständen unmittelbar einzelne Merkmale zum Zeit- und Temperaturverhalten, die einzeln oder kombiniert, redundante Rückschlüsse auf Veränderungen in den tribologischen Systemen der elektromechanischen Antriebseinheiten erlauben. Die Modellansätze werden durch Versuche bestätigt. Nicht die absoluten Werte der Merkmalsgrößen werden für eine Fehlerfrühdiagnose herangezogen, sondern deren zeitlicher Verlauf. Aus den Trends lassen sich sichere Vorhersagen ableiten. Die als fehlerrelevant erkannten Merkmalsänderungen werden zu Symptomen, die unter Verwendung einer Regelbasis interpretiert werden. Ergebnis ist eine Aussage über den zu erwartenden Fehler, dessen Eintrittszeitpunkt und Ursache. Aus der Sicht des Anwenders ist die Auswertung nachvollziehbar, da die Verwendung von Minimalmodellen der Denkweise des Instandhalters entspricht. Dadurch ist es für den Instandhalter möglich, die Plausibilität der vom eingesetzten Regelinterpreter gezogenen Schlüsse nachzuvollziehen und zu überprüfen. Der Anwender wird angeregt, die Regelbasis durch seine gesammelten Erfahrungen zu ergänzen.Item Open Access Ein Beitrag zur Optimierung von elektrochemisch hergestellten Oberflächen im Werkzeug- und Formenbau(2006) Gerth, Christian; Westkämper, Engelbert (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Prof. E.h. Dr.-Ing. E.h. Dr. H.c. mult.)Die vorliegende Arbeit hat gezeigt, dass sich beim Rapid Tooling besonders für lasergesinterte Werkzeuge und Formen neue Möglichkeiten durch eine gezielte elektrochemische Beschichtung ergeben. Dazu wurden im ersten Teil der Arbeit die qualitätsbestimmenden physikalischen und chemischen Einflussgrößen dieses Beschichtungsverfahrens herausgearbeitet. Dabei konnte gezeigt werden, dass hydrodynamische Effekte neben der E-Feldausprägung einen wesentlichen Einfluss auf die Qualität des Beschichtungsergebnisses ausüben. Auf diese Erkenntnisse baut ein Simulationsmodell auf, das sich wesentlich von bisher bekannten Ansätzen unterscheidet. Im realen Versuch wurde die Wirksamkeit der Simulation mit zwei unterschiedlichen Elektrolyten nachgewiesen. Um die geforderten gleichen Strömungs- und E-Feldbedingungen an jedem Punkt der Werkstückoberfläche zu gewährleisten, sind der Werkstückgeometrie angepasste Anoden notwendig. Da die Herstellung solcher werkstückgebundenen Anoden teuer ist, lohnt deren Einsatz bisher nur in der Großserie. Ein flexibles, auf unterschiedlich geformte Oberflächen einstellbares Anodensystem könnte diese Beschränkung aufheben. Das Prinzip eines solchen, für verschiedene Werkstücke nutzbaren Anodensystems wird im zweiten Teil der Arbeit beschrieben und sein Einsatz mit einer realen Beschichtung erfolgreich verifiziert. Durch generative Verfahren hergestellte Formwerkzeuge konnten bisher die an Prototypenwerkzeuge gestellten Qualitätsanforderungen in der Regel nur mit erheblichem Nacharbeitsaufwand erfüllen. Mittels gezielter elektrochemischer Beschichtung und mit der in dieser Arbeit beschriebenen Vorgehensweise ließen sich bei lasergesinterten Formwerkzeugen, die vor allem im Prototypenbau von Kunststoffbauteilen von großem Interesse sind, deren bisherige Qualitätsmängel preisgünstig beseitigen. Sowohl das vorgestellte Simulationsmodell zur elektrochemischen Beschichtung als auch das Konzept eines flexiblen Formanodensystems machen weitere Anwendungen denkbar. So könnte man mittels Simulation und entsprechend eingestellter Anode gezielt Maßabweichungen durch elektrochemisches Beschichten ausgleichen. Damit wäre ein rechnergestützter Qualitätsregelkreis, in dem alle Teilprozesse einer Fertigungsprozesskette digital abgebildet sind, vollständig zu schließen.Item Open Access Ein benutzer- und umgebungsangepasstes Steuerungssystem für die Zielführung roboterbasierter Gehhilfen(2008) Graf, Birgit; Westkämper, Engelbert (Prof. Dr.-Ing. Prof. E.h. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c. mult.)Gehhilfesysteme wie Rollatoren stellen eines der wichtigsten Hilfsmittel für den Erhalt der Mobilität und der damit verbundenen Selbstständigkeit der betroffenen Personen dar. Konventionelle Gehhilfen sind dafür jedoch oftmals nicht ausreichend. Neben einer hohen Zahl von Unfällen, die in Verbindung mit Gehhilfen jährlich auftreten, müssen viele mobilitätseingeschränkte Personen aufgrund ihrer Beschwerden beim Gehen mit dem Rollator aus Sicherheitsgründen zusätzlich von einer Pflegekraft begleitet werden oder sogar ganz auf das selbstständige Gehen verzichten. Eine mit Robotertechnologie ausgestattete Gehhilfe, die in der Lage ist, ihre Umgebung wahrzunehmen und den Benutzer sicher zum gewünschten Ziel zu führen, die dabei auf die speziellen Eigenschaften und Fähigkeiten des Benutzers eingeht und diese während der Fahrt berücksichtigt, kann die Selbstständigkeit älterer und behinderter Menschen weiter fördern und erhalten. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Steuerungssystem für die Zielführung roboterbasierter Gehhilfen zu gewinnen, das • seine Umgebung wahrnimmt und den Weg zum Ziel entsprechend plant und anpasst, • an die Fähigkeiten und Bedürfnisse eines Benutzers angepasst werden kann und • das Fahrverhalten der Gehhilfe in Echtzeit an die Bewegung des Benutzers anpasst, so dass der Benutzer immer sicher gestützt wird. Die Anpassung der Bewegungsrichtung der roboterbasierten Gehhilfe an die Benutzereingaben und die Umgebung wird mittels der erweiterten Methode elastischer Bänder, die für diese Aufgabe speziell weiterentwickelt wurde, realisiert. Neben der automatischen Anpassung des Bewegungspfads zur Hindernisumfahrung können bei Divergenzen zwischen der geplanten und der vom Benutzer vorgegebenen Fahrtrichtung verschiedene Arten von Bahnmodifikationen aktiviert werden. Die Auswahl einer geeigneten Bahnmodifikation erfolgt anhand der vom Benutzer vorgegebenen Bewegungsrichtung und der in der Nähe des Roboters erkannten Hindernisse. Das benutzer- und umgebungsangepasste Steuerungssystem wurde auf dem mobilen Roboterassistenten Care-O-bot® II implementiert und getestet. Zum Nachweis der Anwendbarkeit des Steuerungssystems wurde Care-O-bot® II in einem Seniorenheim in Betrieb genommen und durch mehrere Bewohner des Heims, die auch im täglichen Leben eine Gehhilfe benutzen, getestet. Dabei konnte gezeigt werden, dass das Steuerungssystem die an es gestellten Anforderungen erfüllt.Item Open Access Ein betriebsbegleitendes Fabriksimulationssystem zur durchgängigen Unterstützung der kontinuierlichen Fabrikadaption(2011) Kapp, Ralf; Westkämper, Engelbert (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Prof. e.h. Dr.-Ing. e.h. Dr. h.c. mult.)Häufige und schnelle Veränderungen des Unternehmensumfelds erfordern eine kontinuierliche Anpassung von Produktionssystemen. Die betriebsbegleitende Fabriksimulation eröffnet eine Möglichkeit, Handlungsalternativen risikofrei auf ihre Wirkungen zu überprüfen. Bei kurzfristigen Problemstellungen sind dazu realitätsnahe Simulationsmodelle rasch und effizient auf Grundlage des aktuellen Fabrikzustands zu erstellen. Für die Planung von längerfristigeren umfassenderen Veränderungen müssen weitere Gestaltungswerkzeuge eng in den Planungsprozess integriert werden können. Die meisten derzeit betriebsbegleitend eingesetzten Simulationssysteme gestatten eine kurzfristige Vorhersage des Verhaltens von Produktionssystemen. Allerdings können wesentliche Fabrikadaptionsoptionen nicht abgebildet werden. Dagegen bewährten sich Gestaltungswerkzeuge der Digitalen Fabrik bei der Konzeption von längerfristigen Fabrikveränderungen. Die aktuell in diesem Rahmen verwendeten Datenmodelle zeigen sich allerdings für die realitätsnahe Fabriksimulation als zu grob. Angesichts dieser Defizite wurde ein bei der Fabrikgestaltung etabliertes Datenmodell um operativ vorkommende Abstraktionen erweitert, hierdurch lassen sich aktuelle und historische Produktionszustände realitätsnah abbilden. Darauf aufbauend unterstützt eine Szenarien-Kopplungsfunktion die effiziente datengetriebene Definition von Simulationsszenarien und gestattet später deren automatisierte Aktualisierung. Auf dieser Datenbasis erzeugt ein Generator ein funktionsfähiges Simulationsmodell. Das zugrunde liegende unternehmensspezifische Referenzmodell ermöglicht es einerseits, kurzfristige Handlungsoptionen rasch zu erstellen und ist andererseits selbst adaptionsfähig und erweiterbar, sodass größere Fabrikadaptionen modelliert werden können. Einen bedeutsamen Beitrag für die Realitätsnähe der Experimente leistet das neu entwickelte dynamische Initialisierungsverfahren. Durch eine dezentrale Funktionsweise integriert es sich durchgängig in den Referenzmodellansatz und stützt so die Adaptionsfähigkeit des Fabriksimulationssystems. Während der Simulation werden Rückmeldungen erzeugt und in der erweiterten Datenplattform, entsprechend den Rückmeldungen realer Abläufe, gespeichert. Analyse- und Engineeringwerkzeuge können so durchgängig reale oder simulierte Fabrikzustände weiterverwenden. Die Praxistauglichkeit wurde durch die prototypische Implementierung und die Durchführung von typischen Fallbeispielen (kurzfristige Lieferterminermittlung, mittelfristige Parametrierung des Dispositionssystems, Investitionsabsicherung und längefristige Produktionserweiterung) eines Herstellers von Armaturen gezeigt. Aufgrund der unternehmensneutralen Formulierung des Lösungsansatzes ist eine Übertragung auf andere Unternehmen möglich. Diese Arbeit weist so den Weg zu einer durchgängigen und kontinuierlichen Fabriksimulation als wichtigen Aspekt zur Erhöhung der Wandlungsfähigkeit produzierender Unternehmen.Item Open Access Direkte Mensch-Roboter-Kooperation in der Kleinteilemontage mit einem SCARA-Roboter(2005) Thiemermann, Stefan; Westkämper, Engelbert (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Prof. E.h. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c. mult.)Die Arbeitsräume des Menschen und des Roboters sind bisher aus Sicherheitsgründen getrennt. Eine solche Trennung ist gerade in Anwendungsgebieten wie der Montage, wo beide Kapazitäten gebraucht werden und ein stetiger Wechsel von manuellen und automatischen Tätigkeiten verlangt wird, oft nicht mehr sinnvoll. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die strikte sicherheitstechnisch bedingte Trennung von Werker und Roboter in der Produktion aufzuheben und hierfür wissenschaftliche Erkenntnisse eines benutzerzentrierten Sytemdesigns für eine direkte Mensch-Roboter-Kooperation in der Kleinteilemontage mit einem SCARA-Roboter zu erarbeiten, das an die individuellen menschlichen Eigenschaften angepasst werden kann. Hierfür wurden in experimentellen Untersuchungen der wichtigsten Einflussparameter auf die menschliche Wahrnehmung und Empfindung ermittelt. Bei der Wahrnehmung wurden vor allem die zum Menschen relativen Bewegungsgrößen des Roboters, wie Abstand, Annäherungswinkel, Geschwindigkeit und Beschleunigung untersucht. Anschließend wurde der Einfluss dieser Bewegungsgrößen auf das individuelle Sicherheitsempfinden des Menschen ermittelt. Um diese Größe quantifizieren zu können, wurde als Begriff das Kooperationsvermögen und der damit verbundene Kooperationsfaktor k eingeführt. Das Kooperationsvermögen stellt die individuelle Fähigkeit und Bereitschaft des Werkers zur Zusammenarbeit mit dem Roboter und dem System dar. Entsprechend der Konzeption und auf Datenbasis der experimentellen Untersuchungen wurden Verfahren zur Überwachung der Mensch-Roboter-Kooperation entwickelt. Zum einen eine Kollosionsüberwachung über einen kinematischen Ansatz, die der Geschwindigkeit des Roboters eindeutige und scharfte Grenzen setzt, um eine Verletzung des Werkers zu verhindern. Zum anderen eine Ergonomieüberwachung über ein Neuro-Fuzzy-System, die die Robotergeschwindigkeit anpasst, um dem Werker das absolute Gefühl der Sicherheit und der Kontrolle über den Roboter zu vermitteln, aber trotzdem die Produktivität des Systems gewährleistet. Da das menschliche Empfinden von Mensch zu Mensch stark variiert, kann das Roboterverhalten über den Kooperationsfaktor individuell eingestellt werden.