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Institute: search.filters.UBSInstitut.Institut für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und FertigungseinrichtungenSubject: search.filters.subject.004

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    Technologierecherche zu Verzeichnisdiensten in der Produktion
    (2019) Steinacker, Daniel
    Diese Arbeit dient als Literaturrecherche zu Technologien, die als Verzeichnisdienste in Produktionsnetzwerken verwendet werden können. Diese stammen dabei aus der Informationstechnologie(IT) oder der Produktion. Anschließend findet ein Vergleich einiger Technologien statt, die bei der Recherche gefunden wurden. Diese sind OpenLDAP, Active Directory, die Gelben Seiten der Industrie 4.0, OPC UA .Net-GDS, jabberd2, COM/DCOM, Bonjour und Avahi. Für den Vergleich wird ein Punktesystem eingeführt, dass die einzelnen Merkmale (Verbreitung, Aktualität, Reife der Entwicklung, Quellcodeverfügbarkeit, unterstützte Betriebssysteme, Sicherheit, Kosten, Standardisierung und Einsatzzweck) in Relation zueinander setzt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5.1 dargestellt. Mit 116 von 140 möglichen Punkten ergibt sich OpenLDAP als Empfehlung, weswegen diese Technologie zusammen mit OPC UA für die Machbarkeitsanalyse verwendet wird. Für diesen Proof of Concept werden mittels Python Daten zwischen den beiden Open Source Projekten transferiert.
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    Generation of reinforcement learning environments from machine-tool descriptions
    (2021) Krimstein, Viktor
    Due to the ever-increasing amount of available data, the technological advances for its processing, and in the context of Industry 4.0, research and industry are focusing on creating increasingly detailed digital twins. These aspire to transfer all the capabilities and attributes of their physical counterparts into the digital world. Digital Twins enable simulations of real production and manufacturing processes to be carried out, new approaches to be tested and, in turn, innovative conclusions to be drawn without having to take the risks that costly machines entail. In parallel, approaches from the fields of machine learning, artificial intelligence and reinforcement learning are finding continuously more applications in the manufacturing and robotics domains. Especially in the latter, OpenAI researchers achieved a breakthrough, namely the construction of a neural network that was trained to solve a Rubik’s cube by a robotic hand using reinforcement learning. For the implementation, appropriate simulation environments were used, in which the agent responsible for controlling the robotic arm could train and learn for an enormous amount of times in the simulation. However, the highly heterogeneous environment in the production environment makes it difficult to integrate reinforcement learning methodologies and create the necessary simulations. Researchers must spend a severe amount of their time implementing interfaces for specific machine-tool related components rather than working on the actual problem. It is exactly this issue that this thesis addresses. The goal of this master thesis is the empirical development of a methodology for the automatic generation of reinforcement learning simulation environments for machine-tools. Within the scope of the thesis, different requirements shall be collected by interviewing domain experts as potential end users, generalized and transferred into a software concept. Furthermore, the possibility of deducing and abstracting state and action spaces for reinforcement learning environments and agents from a given machine-tool description is to be investigated within the scope of this work. In addition, the concept to be developed should be machine-tool and platform-agnostic, as well as modular, so that subsequent research can be conducted upon the presented concept.
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    Design and implementation of next-best-view algorithms for automatic robotic-based (dis)assembly tasks
    (2016) Zielke, Viktor
    Robots tasked with the autonomous interaction of objects, such as assembly and disassembly tasks, in a dynamic environment require the ability to explore their environment and detect objects for interactions. State-of-the-art methods exist which can handle these tasks separately. This work describes a method for combining both tasks and therefor reduce the amount of costly operations like motion and sensing. A next-best-view system is developed which incrementally builds a map of the environment and enables the selection of view poses for an eye-in-hand robot system. The system and the performance of the selected view poses is evaluated on a robotic system. The evaluations showed that the method selected view poses which explored the environment and detected objects.
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    Fehlertolerante Sicherheitssteuerung aus der Cloud : Softwarebasierte Sicherheitssteuerungen
    (2023) Fischer, Marc; Walker, Moritz; Lechler, Armin; Riedel, Oliver; Verl, Alexander
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    Definition eines Datenhaltungskonzepts für Industrie 4.0 Anwendungen
    (2016) Strljic, Matthias
    Diese Arbeit umfasst die Entwicklung eines Datenhaltungskonzeptes für Industrie 4.0 Anwendungen. Hierfür wurden Datenformate entlang der Industrie 4.0 Wertschöpfungsketten betrachtet und mit den Rahmenbedingungen des Referenzarchitekturmodells Industrie 4.0 ein Datenmodell erstellt. Dieses Modell wurde anschließend mithilfe von AutomationML in ein maschinenlesbares Format umgesetzt, welches Assetinformationen innerhalb eines einheitlichen Datenformates abbildet und somit die Wertschöpfung von formatübergreifenden Industrie 4.0 Anwendungen vereinfachen soll.
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    Architektur für einen Verzeichnisdienst in der serviceorientierten Produktionstechnik
    (Stuttgart : Fraunhofer Verlag, 2022) Kretschmer, Felix; Verl, Alexander (Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c.)
    In dieser Arbeit wird eine Architektur entworfen, welche den Bedürfnissen einer serviceorientierten Produktionstechnik gerecht wird und einen Verzeichnisdienst bereitstellt, der unter Adaption serviceorientierter Architekturen den Schulterschluss von IT und OT ermöglicht. Hierfür werden zunächst verfügbare Technologien und Lösungen verglichen. Durch die weite Verbreitung von Verzeichnisdiensten in der IT existieren bereits zahlreiche Lösungen, welche sich mit sehr unterschiedlichem Erfolg durchgesetzt haben. In der OT hingegen existieren bisher keine vergleichbaren Lösungen, dennoch stehen standardisierte Technologien zur Verfügung, welche die Funktionalität eines Verzeichnisdienstes erfüllen können. Auf Basis von OPC UA wird ein Verzeichnisdienst entworfen, welcher Fähigkeiten und Schnittstellen von cyber-physischen Systemen im Produktionsumfeld bereitstellt. Dies erfolgt über die Abbildung der Daten in Informationsmodellen, welche auf LDAP-Verzeichnisse in der Office-IT synchronisiert werden können.
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    Online-Bahnplanung für mehrere Flugroboter in veränderlicher Umgebung mithilfe der Kurvenflussmethode
    (Stuttgart : Fraunhofer Verlag, 2022) Huptych, Marcel; Verl, Alexander (Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. mult.)
    Um für zukünftige Produktionslinien eine möglichst hohe Flexibilität zu ermöglichen, wird für den Kleinteiletransport aktuell der Einsatz unbemannter Flugfahrzeuge (UAVs, engl. unmanned aerial vehicles) untersucht. Gegenüber boden- und liniengebundenen und häufig starren Materialflusseinrichtungen bieten UAVs die Möglichkeit den meist ungenutzten Luftraum innerhalb der Produktionsstätten auszunutzen. Um dem hohen Kollisionspotenzial, welches dabei durch parallele und unabhängige Flugbewegungen entsteht, zu begegnen, wird im Rahmen dieser Arbeit mit der Kurvenflussmethode (KFM) eine neue Bahnplanungsmethode entworfen. Auf Basis eines in Echtzeit aktualisierten Umgebungsmodells werden die Flugbahnen durch Aufprägung virtueller Kräfte zur Laufzeit derart an den aktuellen Umgebungszustand angepasst, dass sie stets um statische (z.B. Gebäudeelemente, Versorgungsleitungen) sowie dynamische (z.B. weitere UAVs) Hindernisse herumführen. Obgleich die in der mobilen Robotik eingesetzte Elastic-Bands-Methode (EBM) ein der KFM ähnelndes Funktionsprinzip besitzt, konnten in einer Voruntersuchung einige Schwächen der EBM identifiziert werden. Diese betreffen vorwiegend die begrenzte numerische Stabilität sowie die abstrakte Parametrierung der EBM und werden durch die KFM behoben. Dazu wird die KFM zunächst als verallgemeinerte Bahnplanungsmethode theoretisch hergeleitet. Eine systemtheoretische Analyse des Bahnverhaltens ermöglicht die Herleitung der Kenngrößen für die Parametrierung der KFM anhand physikalischer Größen. Ein abschließender Vergleich zeigt folgende signifikante Vorteile der KFM gegenüber der EBM: Numerisch stabile Lösbarkeit, analytische Parametrierbarkeit, Skalierungsunabhängigkeit sowie eine etwas höhere Recheneffizienz. Losgelöst von der EBM werden anschließend weitere Steuerungsfunktionen, welche für die Anwendung der KFM auf die Problemstellung (parallele Bewegungsführung mehrerer UAVs) benötigt werden, erläutert. Dazu zählen z.B. Hindernis- und Arbeitsraummodellierung, Initialisierung, Bahninterpolation sowie Start- und Landemanöver. Abschließend werden mehrere parallel ausgeführte Instanzen der KFM auf jeweils eigenen Industriesteuerungen, welche über eine lokale Cloud vernetzt sind, in Betrieb genommen. Die KFM wird dabei als eigene (kollisionsfreie) Punkt-zu-Punkt-Interpolationsart implementiert, sodass mithilfe von Ablaufprogrammen nacheinander verschiedene Punkte angeflogen werden können, ohne das Kollisionspotenzial bei der Programmierung explizit berücksichtigen zu müssen. Verschiedene Validierungsszenarien werden zunächst in Form einer Hardware-in-the Loop-Simulation mit Dynamikmodellen der UAVs und schließlich mit realen UAVs durchgeführt.
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    Multimodal object perception for robotics
    (2015) Browatzki, Björn; Verl, Alexander (Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. mult.)
    The ability to recognize and manipulate unknown objects is crucial for any robot to successfully work in natural environments. Object recognition and categorization is a very challenging problem, as three-dimensional objects often give rise to ambiguous, two-dimensional views. This dissertation investigates how multisensory integration methods can be employed to tackle this issue in robotic applications. First, the presented approaches are motivated by discussing aspects of biological and computational object perception. To increase the understanding of the technical context, concepts regarding software development on modern robotic systems will be outlined. The document is separated into two parts, representing two strategies for multimodal object recognition utilizing state-of-the-art robotic hardware. One part focuses on the benefits of employing range sensing technology for the categorization of everyday objects. We present a novel object dataset that served as a testbed to study classification performance combining 2D and 3D cues. The second part incorporates object manipulation into the recognition process. A perception-driven object exploration method, implemented on the humanoid robot iCub, will be presented. In this setup, the robot turns and moves an object in its hand in order to seek out informative views, thereby optimizing the exploration sequence. It will also be shown that, instead of relying on purely visual information, taking motor actions that link object views into account allows the robot to resolve a significant amount of ambiguity.