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Robotik und Mensch-Technik-Interaktion
Grundlagen der Robotik
Robotik und Mensch-Technik-Interaktion 

Grundlagen der Robotik

Organisatorisches und Hinweise

Umfang: Wintersemester (V2 / Ü1 / P2)
Voraussetzungen: keine
Prüfung: schriftlich
Lehrender: Prof. Dr.-Ing. Ulrike Thomas
Einschreibung: >>> OPAL-Kurse
Termine/Stundenplan:

Link zum Stundenplan der TU

 

Die Vorlesung befasst sich mit den Grundlagen der Robotik und behandelt die grundlegenden Mathematischen Methoden und Werkzeuge der Robotik. Dazu zählen die Definitionen des Begriffs des Freiheitsgrades, des Arbeitsraums und der Kinematik. Die Berechnungen mittels homogener Koordinaten wird vorgestellt.  Die Notation von kinematischen Ketten durch Denavit-Hartenberg Parameter, die direkte und inverse Berechnung von verschiedenen Kinematiken, die Kinematik der Geschwindigkeiten, die Dynamik der Roboter und die Planung von Trajektorien sowie die Regelung von einzelnen Gelenken. Außerdem werden einfache Programmiersprachen zur Ansteuerung von Robotern vorgestellt. Die Übung vertieft den Inhalt der Vorlesung.

Inhalt

Inhaltsübersicht

  1. Historischer Rückblick
  2. Einführung in die Robotik
    1. Grundbegriffe
    2. Anwendung von Robotern
  3. Roboterkinematik
    1. Rotationsmatrizen
    2. Homogene Koordinaten und homogene Matrizen
    3. Denavit-Hartenberg - Notation und Denavit-Hartenberg-Matrizen
    4. Direkte Kinematik
    5. Inverse Kinematik
    6. Kinematik der Geschwindigkeiten
      1. Jacobi-Matrix von Manipulatoren, Singularitäten
      2. Das Ellipsoid der Manipulationsfähigkeit
  4. Dynamik der Roboter
  5. Planung der Trajektorie
    1. Einführung
    2. Planung der Trajektorie in Gelenkkoordinaten
    3. Planung der Trajektorie im kartesischen Raum
  6. Grundlagen der Roboterprogrammierung und Schnittstellen zu modernen Robotern
  7. Grundlagen der Gelenkregelung

Studiengänge

  • Pflichtfach im 5. Semesster des Bachelor Elektrotechnik und Informationstechnik, Vertiefung Automatisierungstechnik (B_ETAk5)
  • Wahlpflichtfach im 5. Semesster des Bachelor Elektrotechnik und Informationstechnik, Vertiefung Informations- und Kommunikationstechnik (B_ETIk5)
  • Wahlpflichtfach im 5. Semesster des Bachelor Mikrotechnik / Mechatronik (B_MMEW5, B_MMFE5)
  • Wahlpflichtfach im 3. oder 5. Semesster des Bachelor MINT(B_MT__3, B_MT__5)
  • Wahlpflichtfach im 9. Semesster des Diplom-Studiengang Maschinenbau (D_MBFö9)
  • Wahlpflichtfach im 1. Semesster des Master Human Factors (M_HF__1)
  • Wahlpflichtfach im 3. Semesster des Master Informatik (M_In__3)
  • Wahlpflichtfach im 1. Semesster des Master Neurorobotik (M_NR__1)
  • Wahlpflichtfach im 3. Semesster des Master Sozialpädagogik (M_Sp__3 )

Literaturhinweise

  • Spong, M. W., Hutchinson, S., & Vidyasagar, M. (2020). Robot modeling and control. John Wiley & Sons.
  • Fu, K. S., Gonzalez, R., & Lee, C. G. (1987). Robotics: Control Sensing. Vis. Tata McGraw-Hill Education.
  • Craig, J. J. (2009). Introduction to robotics: mechanics and control, 3/E. Pearson Education India. (Vorsicht andere DH-Notation)