Roboterdynamik (Modul MW0867)

Vortragende/r (Mitwirkende/r)
Nummer820046356
ArtVorlesung
Umfang2 SWS
SemesterSommersemester 2019
UnterrichtsspracheDeutsch
Stellung in StudienplänenSiehe TUMonline
TermineSiehe TUMonline

Termine

Teilnahmekriterien & Anmeldung

Lernziele

Nach der Teilnahme an den Modulveranstaltungen sind die Studierenden in der Lage, mathematische Modelle der Kinematik und Dynamik von starren Robotersystemen zu erstellen. Sie können sowohl die Lagrang'schen Gleichungen zweiter Art, als auch die projektiven Newton-Euler Gleichungen anwenden. Die Studierenden können die direkte Kinematik von Robotern berechnen und zur Lösung des inversen Problems analytische, geometrische und Numerische Methoden anwenden. Die Studierenden kennen nach der Veranstalltung grundlegende Begriffe und Methoden der Bahnplanung. Nach der Veranstaltung kennen die Studierenden grundlegende Prinzipien der Optimalsteuerung (Pontryagin Maximum Prinzip, Variationsrechnung) und Methoden zur Lösung von Optimalsteuerungsproblemen (direkte und indirekte Methoden). Die Studierenden sind in der Lage einfache Aufgaben durch Anwendung des Maximum Prinzips und der Variationsrechung zu lösen. Nach der Veranstaltung kennen die Studierenden typische Regelungsstrukturen (zentral, dezentral, Gelenkraum, Arbeitsraum) und Verfahren (Kaskadenregelung, Computed Torque Reglung) und können diese entwerfen. Die Studierenden wissen, wie die Methoden programmtechnisch umgesetzt werden können.

Beschreibung

In der Veranstaltung werden Methoden zur mathematischen Beschreibung der Kinematik und Dynamik von Robotern behandelt, sowie Verfahren zur Berechnung optimaler Bewegungen und zur Steuerung und Regelung. Die theoretischen Grundlagen werden jeweils durch einfache Beispiele erläutert (mathematisch und in als Matlab-Skript). - Kinematik: Relativkinematik, Baumstrukturen, rekursive Algorithmen, DH-Transformation, Inverses Problem, programmtechnische Umsetzung - Kinetik: Grundlegende Begriffe, NEWTON-EULER-Gleichungen für Baumstrukturen, Lagrange'sche Gleichungen, Antriebe, programmtechnische Umsetzung - Bahnplanung: Grundlegende Begriffe und Interpolationsmethoden. - Optimierung: Grundlagen der Variationsrechung, Maximumprinzip von PONTRJAGIN, numerische Lösungsmethoden (direkte und indirekte). Regelung: Typische Regelungsstrukturen, dezentrale und zentrale Regelung, Positions- und Kraftregelung, Computed Torque Methode.

Inhaltliche Voraussetzungen

Grundlagen der Technischen Mechanik: Relativkinematik, Impuls- und Drallsatz, Methoden der analytischen Mechanik (Prinzip von d'Alembert, Lagrange'sche Gleichungen zweiter Art). Für Studenten außerhalb der Fakultät für Maschinenwesen ist der Besuch der Vorlesung Technische Mechanik für Elektrotechniker (LV-Nummer 0000000433) zu empfehlen.

Lehr- und Lernmethoden

- Präsentation (Tablet-PC mit Folien und Anschrieb). - Kurzskript - Beispielprogramme (Matlab) - Übungen und Musterlösungen - Alle Materialien werden über Moodle bereitgestellt

Studien-, Prüfungsleistung

Schriftliche Prüfung im Anschluss an die Vorlesungszeit. Gegenstand der Prüfung sind Verständnisfragen zu den vermittelten theoretischen Konzepten (vgl. Beschreibung und Lernziele), Herleitungen, kurze Sachfragen, sowie längere Aufgaben, die durch Rechnung gelöst werden müssen.

Empfohlene Literatur

1. Foliensammlung, Anschriebe und Skriptum 2. Pfeiffer, F., Reithmeier, E.: "Roboterdynamik", Teubner, Stuttgart 1987 3. Craig, Introduction to Robotics, Mechanics & Control, 1989 4. Siciliano, Sciavicco, Villani und Oriolo, Robotics: Modelling, Planning and Control, 2008

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Roboterdynamik Übung (Modul MW0867)

Vortragende/r (Mitwirkende/r)
Nummer820940882
ArtÜbung
Umfang1 SWS
SemesterSommersemester 2019
UnterrichtsspracheDeutsch
Stellung in StudienplänenSiehe TUMonline
TermineSiehe TUMonline

Termine

Teilnahmekriterien & Anmeldung

Beschreibung

siehe Vorlesung Roboterdynamik

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